Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

"Белорусско-Российский университет"

Кафедра "Технология металлов"

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗАГОТОВОК ЛИТЬЕМ

В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ФОРМЫ

Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов дневной и заочной форм обучения

Могилев, 2004

Составитель ст. преп.

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ЗАГОТОВОК ЛИТЬЕМ В ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫЕ ФОРМЫ

Методические указания для проведения лабораторных работ. – Могилев:  Белорусско-Российский университет. 2004г -  с.

В работе дана методика разработки технологического процесса получения отливки и последовательность изготовления песчано-глинистых литейных форм.

Одобрено кафедрой "Технология металлов"

"_____" __________, Протокол № ____

Рецензент к. т. н.

Ответственный за выпуск

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ


Цель работы:

1 ознакомление с методикой разработки технологи­ческого процесса получения отливок;

2 ознакомление с последовательностью из­готовления песчано-глинистых литейных форм;

3 ознакомление с последовательностью изготовления отливок.

1 Оборудование

1.1. Печь для плавки металла

1.2. Формовочный инструмент

1.3. Модель

1.4. Формовочная смесь

1.5. Опоки

1.6. Шихта для выплавки металла

2. Порядок проведения работы

2.1. Начертить эскиз детали

2.2. Выбрать положение отливки в форме и назначить плоскость разъема модели

2.3. Назначить припуски на механическую обработку отливки

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2.4. Назначить формовочные уклоны модели

2.5. Нанести припуски и уклоны на эскиз детали

2.6. Определить конфигурацию стержней и знаковые части стержня

2.7 Начертить эскиз модели

2.8 Начертить эскиз литейной формы в сборе

2.9 Получить модельный комплект отливки заданной детали, изгото­вить стержень и форму

2.10 Получить отливку посредством заполнения земельной формы расплавленным металлом.

3 Общие сведения

3.1 Сущность литейного производства

Литейное производство - отрасль машиностроения, занимающаяся изготовлением фасонных заготовок путем заливки расплавленного металла в специальную ферму, полость которой имеет конфигурацию заготовки. При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состоянии сохраняет конфигурацию той полости, в которую он был залит.

3.2 Элементы литейной формы

Литейная форма  - это система элементов,  образующих полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. На рисунке la показана литейная  форма  для  получения  деталей типа тройника (рисунок 16). Форма обычно состоит из нижней 2 и верхней 6 полуформ, которые изготавливают по литейным моделям 7 (рисунок 1г) в литейных опоках 3 и 5.

3.2.1 Литейная опока – приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении формы. Верхнюю и нижнюю полуформы взаимно ориентируют с помощью металлических штырей 4, вставляемых в центрирующие ушки. Для образования отверстий в отливках в формы устанавливают литейные стержни 1, которые фиксируются с помощью выступов (стержневых знаков), входящих в соответствующие впадины в литейной форме. Литейные стержни изготавливают по стержневым ящикам (рисунок 1д). Для подвода расплавленного металла в полость литейной формы используют литниковую систему 8 – 11.

Литниковая система это совокупность каналов, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы. Основными элементами ее являются:

    литниковая чаша (конус) 12 – служит для приема расплавленного металла и подачи его в стояк; стояк 8 – вертикальный канал для подачи металла из литниковой чаши в шлакоуловитель; шлакоуловислужит для удержания шлака и других неметаллических примесей.

Рисунок 1 -  Литейная форма и ее элементы:

а - литейная  форма;  б - тройник;  в - литейный  стержень;  г - литейная  модель;  д - стержневой ящик; е - отливка с литниковой системой

Рисунок  2 -  Литейная модель  (а),  модельная  плита  (б)  м стержневой  ящик;  (в) для корпуса вентиля; 1-  центрирующие шипы;  2 - стержневые знаки;  3 - центрирующие штыри;  4 — метал­лическая  плита;  5 - модели  отливок;  6 - модели  элементов литниковой  системы.

Питаслужит для подвода расплавленного металла в полость литейной формы.

Выпор или прибыль 11 - служат для вывода газов, контроля за­полнения формы расплавленным металлом и питания отливки расплавом при ее затвердевании.

После заливки расплавленного металла, его затвердевания и ох­лаждения форму разрушают, извлекая отливку (рисунок 1е).

3.2.2 Модельный  комплект  - это совокупность технологической оснастки и приспособлений, необходимых для образования в форме полости,  соответствующей  контурам  отливки. В модельный  комплект включают модели,  модельные плиты, стержневые ящики,  модели элемен­тов литниковой системы и другие приспособления.

Литейная модель (рисунок 2а) - приспособление, при помощи ко­торого в литейной форме получают полость с формой и размерами близкими к конфигурации получаемой отливки.

Модельная плита (рисунок 26) - металлическая плита с закреп­ленными на ней моделями и элементами литниковой системы.

Стержневой ящик (рисунок 2в) - формообразующее приспособле­ние, имеющее рабочую полость для получения в ней литейного стержня нужных размеров и очертаний из стержневой смеси.

3.2.3 Формовочные и стержневые смеси.

Формовочные материалы - совокупность природных и искусствен­ных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей, В качестве огнеупорной составляющей смеси используют формовочный кварцевый песок, а для соединения частиц песка между собой применяют формовочные глины, смолы и другие связую-щие.

3.3 Формовка

Формовка - совокупность технологических операций изготовления литейных форм и стержней, способных выдерживать воздействие рас­плавленного металла и сообщить ему свои очертания. Основными операциями формовки являются наполнение опоки формовочной смесью,  уп­лотнение  ее,  извлечение модели и сборка формы.

3.4 Заливка форм

Заливку форм расплавленным металлом производят из конических, барабанных и других ковшей, футерованных огнеупорным материалом. Температура заливаемого металла зависит от рода сплава, толщины стеною отливки, их конфигурации и т. п. Заливку форм ведут непре­рывно до полного заполнения литниковой чаши.

'

3.5 Выбивка отливок

Выбивку отливок из литейных форм осуществляют на вибрационных решетках. От вибрации форма разрушается, и смесь проваливается сквозь решетку, а опоки с отливкой остаются на решетке. Удаление стержней производится пневматическими вибрационными машинами или вымыванием мошной струей воды.

3.5 Обрубка отливок

Обрубку и зачистку отливок от остатков питателей, заусенцев и заливов производят шлифовальными кругами, дековыми пилами, газо­резкой или на обрезных прессах.

3.7 Очистка отливок

Очистка отливок от пригара осуществляется в очистных вращающихся барабанах или дробеметных установках.

3.8 Контроль качества отливок.

Контроль качества производят с целью обнаружения брака отли­вок.

Основные виды и причины брака:

1 Газовые раковины и пористость в отливках.

Причины: малая газопроницаемость формовочной смеси;

повышенная влажность формовочной смеси.

2 Усадочные раковины и пористость в отливках.

Причины: неправильный подвод жидкого металла в форму;

слишком высокая температура заливаемого металла.

3 Песчаные и шлаковые раковины (полости в отличие, заполненные формовочной смесью или шлаком).

Причины: слабая набивка формы;

  плохая конструкция шлакоуловителя.

4 Холодные трещины.

Причина: неодинаковая скорость охлаждения различных сечений отливки, что приводит к возникновению внутренних напряжений.

5 Горячие трещины (имеют темную окисленную поверхность)

Причины: малая податливость стержней и формы; 

резкие переходы от тонкой части отливки к толстой

6 Коробление (изменение формы и размеров отливки под влиянием внутренних напряжений, возникающих при неравномерном охлаждении равных частей отливки).

Причины: высокая скорость охлаждения;

недостаточная податливость формы;

нерациональная конструкция отливки.

7 Заливы (тонкие выступы вдоль разъема формы).

Причина: недостаточная нагрузка формы.

8 Недолив (неполная отливка).

Причины: плохая жидкотекучесть сплава;

низкая температура заливка;

малое сечение питателей;

утечка расплава из формы.

4 Последовательность разработки техпроцесса получения отливки.

Исходным документом для разработки чертежа отливки является. чертеж детали (рисунок 3), на котором, в дальнейшем, указываются:

1 разъем модели и формы;

2 положение отливки в форме при заливке;

3 припуски на механическую обработку;

4 формовочные уклоны;

5 расположение стержней и размеры стержневых знаков.

Поверхность разъема модели и формы должна обеспечивать свободное извлечение модели из формы: при минимальном числе стержней и отъемных частей. При этом  обрабатываемые поверхности отливки должны находиться преимущественно в нижней полуформе, что гарантирует получение плотной (без пористости) обрабатываемая части отливки. На чертеже отливки поверхность разъема модели и формы обозначают линией РМФ и стрелками направления верха (В) и низа (Н) (рисунок 3).

Рисунок 3 – Чертеж детали

Рисунок 4 – Чертеж отливки

Припуск на механическую обработку (см. рисунок 4) - слой металла, удаляемый в  процессе механической обработки отливки с ее обрабатываемых поверхностей для обеспечения заданной геометрической точности и качества поверхности летали. На чертежах  припуск на механическую обработку показывают тонкой линией и указывают его величину. Величина припуска определяется по ГОСТ 26645-85 (см. приложение А).

Формовочные уклоны (см. рисунок 4) - служат для удобства извлечения модели из формы без ее разрушения. Уклоны выполняют в нап­равлении извлечения модели из формы. Величину уклона определяют по ГОСТ 3212-92 (см. приложение Б) и указывают его на чертеже.

Конфигурация стержневых знаков и их размеры должны обеспечивать легкую установку стержней в форму и их устойчивость и  определяются по  ГОСТ  3606-85  (см.  приложение В).  Стержни повторяют конфигурацию внутренней полости отливки и в разрезе штрихуются только у  контурных линий.  Для стержней с переменным сечением для определения размеров знаков принимается больший диаметр.

Рисунок 5 - Обозначение контура стержней.

Галтели  -  округления  внутренних углов поверхностей модели.

Галтели облегчают извлечение модели из формы, предотвращают появление трещин х усадочных раковин в отливке. Радиус галтели принимают от 1/5 до 1/3 средней арифметической толщины стенок, образующих угол модели.

После назначения припусков, уклонов и размеров стержневых знаков вычерчивается эскиз литейной формы в сборе в вертикальном разрезе (см. рисунок 6).

1 – верхняя опока; 2 – газоотводные каналы; 3 – верхняя полуформа; 4 – нижняя полуформа; 5 – стержень; 6 – нижняя опока; 7 – центрирующее ушко.

Рисунок 6 – Литейная форма в сборе.

Последовательность разработки технологического процесса изготовления отливки состоит из следующих этапов:

1 Изучение чертежа детали;

2 Выбор положения плоскости разъема модели и формы;

3 Назначение припусков на обрабатываемые поверхности;

4 Назначение уклонов на вертикальные стенки;

5 При необходимости, размещение стержней и определение величины стержневых знаков;

6 Увеличение линейных размеров контура отливки на величину линейной усадки (в данной лабораторной работе не выполняется).

7 Изготовление чертежа модели на основе полученных контуров и размеров.

8 Изготовление модели.

9 Проектирование литейной формы и ее изготовление.

5 Последовательность изготовления формы при формовке в двух опоках.

При формовке по цельной модели необходимо соблюдать следующий порядок операций. Модель очищают от формовочной смеси,  припыливают и кладут гладкой поверхностью на модельную плиту. Затем на модельную плиту ставят нижнюю опоку, через сито насеивают слой облицовочной смеси, после чего в несколько приемов слоями толщи­ной 50...70 мм засыпают наполнительную смесь и утрамбовывают ее. Излишек смеси сверху опоки срезают линейкой и душником делают наколы, не доходящие до модели на 10... 15 мм.

Набитую опоку поворачивают на 180 и ставят на выровненную поверхность почвы или на верстак. Затем плоскость разъема опок заглаживают гладилкой, посыпают разделительным песком ил модель накрывают верхней опокой. После этого в верхней опоке размещают модели стояка и выпоров с таким расчетом, чтобы они были доста­точно удалены от стенок опоки. После уплотнения смеси в верхней опоке и извлечения из формы модели стояка опоку поднимают  и  кладут на ребро или поворачивают на 180.

После удаления модели форму исправляют,  обдувают и припыливают, при необходимости  ставят стержни.  Затем верхнюю опоку по штырям осторожно ставят на нижнюю.

Точное центрирование при спаривании опок производится с помощью контрольных штырей, вставляемых в отверстия центрирующих ушек.

Во избежание прорыва металла через плоскость разъема во время заливки опоки скрепляют металлическими скобами или накладыванием груза.

При формовке в двух опоках по разъемной модели на модельную плиту устанавливают нижнюю часть модели лицевой стороной кверху и на эту же доску ставят нижнюю опоку плоскостью разъема вниз. Модель, предварительно протертую керосином, припыливают припылом и заполняют тонким слоем (15-20 мм) облицовочной смеси. Затем наполняют опоку наполнительной смесью и утрамбовывают вначале клиновой трамбовкой по углам, а затем плоской трамбовкой по всей поверхности. Набитую опоку накалывают душником, переворачивают на 180 и ставят на выровненный слой земли. На нижнюю половину модели кладут верхнюю половину, и плоскость разъема формы посыпают сухим разделительным песком. После этого на нижнюю опоку ставят верхнюю, припыливают модель, устанавливают модели литников и заформовывают верхнюю опоку в таком же порядке, как и нижнюю. После накаливания душником вентиляционных каналов вытаскивают из верхней опоки модели стояка и расширяют верхнюю часть стояка в виде чаши. Затем снимают верхнюю опоку, устанавливают ее плоскостью разъема вверх, прорезают питатели на нижней полуформе и смачивают кромки обеих полуформ в местах соприкосновения их  с половинками моделей для предупреждения осыпания формовочной смеси при выемке модели. После этого, расшатав половинки модели, вынимают их из полуформ, исправляют возможные повреждения, припыливают и приглаживают поверхности, устанавливают стержень и, наконец, собирают форму для заливки, опуская верхнюю опоку на нижнюю по направляющим штырям.

6 Последовательность изготовления отливки.

6.1 Приготовив форму согласно п.5.

6.2 Установить тигель с шихтой в печь, выдержать при температуре ________ С не менее __________ мин.

6.3 Извлечь тигель с помощью клещей и заполнять форму расплавленным металлом до появления его в выпорах.

6.4 После кристаллизации и охлаждения выбить отливку из формы и стержень из отливки. Отработанную формовочную смесь высыпать в специальную емкость.

6.5 Удалить литниковую систему и очистить отливку.

6.6 Произвести контроль размеров и качества отливки.

7 Содержание отчета.

7.1 Начертить эскизы.

детали; отливки с размерами припусков, уклонов, стержневых знаков; формы в сборе;

7.2 Сделать выводы по результатам контроля отливки.

Рекомендуемая литература

1 Технология конструкционных материалов. Под ред. М.: Машиностроение. 1980. - 352с.

2 Технология конструкционных материалов. Под ред. Прейса. Г. А., К.,: Вища школа, 1984. - 360с.

3 Металловедение и технология металлов. Под ред. М-; Металлургия, 1988: - 512с.

Таблица 8 – Высота нижних вертикальных знаков

Высота знака при длине стержня (не более, мм)

До 50

50-150

150-300

300-500

500-750

750-1000

1000-1500

До 25

20

25

-

-

-

-

-

25-50

20

40

60

70

-

-

-

50-100

25

35

50

70

100

120

-

100-200

30

30

40

60

90

110

160

200-300

35

35

40

50

80

100

150

300-400

40

40

40

50

70

90

140

400-500

40

40

40

50

60

80

130

500-750

50

50

50

50

60

70

120

750-1000

50

50

50

50

50

60

110

Таблица 9 – Высота верхних стержневых знаков

Высота знака, мм

Рисунок 8 – Высоты вертикальных знаков

нижнего h

верхнего h1

20

15

25

15

30

20

35

20

40

25

50

30

60

35

70

40

80

50

90

56

100

60


Приложение А

(справочное)

Допуски линейных размеров отливок должны соответствовать указанным в таблице 1.

Таблица 1 – Допуски размеров отливок

Интервал

номинальных

размеров, мм

Допуск размеров отливок, мм,

не более, для классов точности отливок

7

8

9т

св. 6 до 10

0,64

0,8

1,0

св.10 до 16

0,7

0,9

1,1

св.16 до 25

0,8

1,0

1,2

св.35 до 40

0,9

1,1

1,4

св.40 до 63

1,0

1,2

1,6

св. 63 до 100

1,1

1,4

1,8

св. 100 до 160

1,2

1,6

2,0

св. 160 до 250

1,4

1,8

2,2

св.250 до 400

1,6

2,0

2,4

Допуски формы и расположение поверхностей отливок (отклонения от прямолинейности, плоскостности, параллельности, перпендикулярности, заданного профиля) должны соответствовать  указанным в таблице 2.

Таблица 2 – Допуск формы и расположения элементов отливки.


Номинальный размер нормируемого участка отливки, мм

Допуск формы  и расположения элементов отливки, мм,

не более, для степеней коробления элементов отливки

3

4

5

6

7

8

9

до 125

0,20

0,24

0,32

0,40

0,50

0,64

0,80

св. 125 до 160

0,24

0,32

0,40

0,50

0,64

0,80

1,00

св. 160 до 200

0,32

0,40

0,50

0,64

0,80

1,00

1,20

св. 200 до 250

0,40

0,50

0,64

0,80

1,00

1,20

1,80

св. 250 до 315

0,50

0,64

0,80

1,00

1,30

1,60

2,00

Таблица 3 - Степень коробления элементов отливок


Отношение наименьшего размера отливки к наибольшему

Разовые формы

Нетермообрабатываемые

отливки

Термообрабатываемые отливки

св. 0,200

3-6

4-7

св. 0,100 до 0,200

4-7

5-6

св. 0,050 до 0,100

5-8

6-9

св. 0,025 до 0,050

6-9

7-10

  до 0,025

7-10

8-11

Общие допуски элементов отливок, учитывающие совместное влияние допуска размера от поверхности до базы и допусков формы и расположения поверхностей, приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Общий допуск элемента отливки.

Допуск размера

от поверхности

до базы

Допуск формы и

расположения

поверхности

Общий допуск

элемента отливки,

не более

1

2

3

св. 0,50 до 0,64

  до 0,50

св. 0,50 до 0,64

св. 0,64 до 0,80

св. 0,80 до 1,00

св. 1,00 до 0,20

св. 1,20 до 1,28

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

св. 0,64 до 0,8

  до 0,50

св. 0,50 до 0,64

св. 0,64 до 0,80

св. 0,80 до 1,00

св. 1,00 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

1,00

1,10

1,20

1,40

1,80

2,20

св.0,80 до 1,00

  до 0,64

св. 0,64 до 0,80

св. 0,80 до 1,00

св. 1,00 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

св. 1,60 до 2,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,20

2,80

св.1,00 до 1,20

1

  до 0,64

св. 0,64 до 0,80

св. 0,80 до 1,00

св. 1,00 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

св. 1,60 до 2,00

св. 2,00 до 2,40

2

1,40

1,60

1,80

2,00

2,40

2,80

3,20

3

св.1,20 до 1,60

  до 0,80

св. 0,80 до 1,00

св. 1,00 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

св. 1,60 до 2,00

св. 2,00 до 2,40

св. 2,40 до 3,20

1,80

2,00

2,20

2,40

2,80

3,60

4,40

св.1,6 до 2,00

  до 0,80

св. 0,80 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

св. 1,60 до 2,00

св. 2,00 до 2,40

св. 2,40 до 3,20

св. 3,20 до 4,00

2,20

2,40

2,80

3,20

3,60

4,40

5,60

св.2,00 до 2,40

  до 0,64

св. 0,64 до 1,20

св. 1,20 до 1,60

св. 1,60 до 2,00

св. 2,00 до 2,40

св. 2,40 до 3,20

св. 3,20 до 4,00

св. 4,00 до 4,80

2,40

2,80

3,20

3,60

4,00

4,40

5,60

6,40


Таблица 5 – Припуски на механическую обработку


Допуск размеров

отливок, мм

Основной припуск для рядов, не более, мм

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

св. 1,80 до 1,0

1,1

1,6

1,4

2,0

2,0

2,8

2,6

3,2

3,6

4,0

4,6

5,6

св. 1,0 до 1,2

1,2

2,0

1,6

2,4

2,2

3,0

2,8

3,4

3,8

4,2

4,8

6,0

св. 1,2 до 1,6

1,6

2,4

2,0

2,8

2,4

3,2

3,0

3,8

4,0

4,6

5,0

6,5

св. 1,6 до 2,0

2,0

1,8

2,4

3,2

2,8

3,6

3,4

4,2

4,2

5,0

5,5

7,0

св. 2,0 до 2,4

2,4

3,2

2,8

3,6

3,2

4,0

3,8

4,6

4,6

5,5

6,0

7,5

св. 2,4 до 3,0

2,8

3,6

3,2

4,0

3,6

4,5

4,2

5,0

5,0

6,5

6,5

8,0

св. 3,0 до 4,0

3,4

4,5

3,8

5,0

4,2

5,5

5,0

6,5

5,5

7,0

7,0

9,0

св. 4,0 до 5,0

4,0

5,5

4,4

6,0

5,0

6,5

5,5

7,5

6,0

8,0

8,0

10,0

св. 5,0 до 6,0

5,0

7,0

5,5

7,5

6,0

8,0

6,5

8,5

7,0

9,5

9,0

11,0

св. 6,0 до 8,0

-

-

6,5

9,5

7,0

10,0

7,5

11,0

8,5

12,0

10,0

13,0

Приложение Б

(справочное)

Таблица 6 – Величина формовочных уклонов


Высота основной

формообразующей

поверхности,

H, мм

Формовочный уклон 3

модельного комплекта

металлического,

пластмассового

деревянного

10

2017/

2 54

> 10-18

1036/

1 54

> 18-30

1009/

1 31

> 30-50

0048/

1 02

> 50-80

0034/

0 43

> 80-120

0026/

0 32

> 120-180

0019/

0 23

> 180-250

0019/

0 22

> 250-315

0019/

0 22

> 315-400

0018/

0 21

> 400-500

0017/

0 21

Приложение В

(справочное)

Таблица 7 – Длина горизонтальных стержневых знаков

Длина знаков при длине стержня (не более), мм

до 50

50-150

150-300

300-500

500-750

750-1000

1000-1500

1500-2000

До 25

15

25

40

-

-

-

-

-

25-50

20

30

45

60

-

-

-

-

50-100

25

35

50

70

90

110

-

-

100-200

30

40

55

80

100

120

140

160

200-300

-

50

60

90

110

130

150

180

300-400

-

-

80

100

120

140

160

200

400-500

-

-

100

120

130

150

180

200


Рисунок 7 – Длина горизонтальных стержневых знаков