Министерство  образования и науки Российской Федерации

    ФГОУ  высшего профессионального образования

    «Чувашский  государственный университет имени  И.Н.Ульянова»

    машиностроительный  факультет 

    Кафедра технологии металлов и

    литейного производства 
 
 
 
 
 

    Курсовой  проект

    на  тему: «Разработка технологии отливки  – Воронка» 
 
 
 
 
 

                                          Выполнил: студент  гр. МС 31-06

                                          Ефимов Д.В. 

                                          Проверил: доцент, к.т.н.

                                          Евлампиев А.А. 
 
 
 

    Чебоксары 2010

 

Задание на курсовой проект

 

 

 Содержание 

  Характеристика сплава СЧ 20

 
 

Механические свойства при Т=20 °С материала СЧ20

 
 

Физические  свойства материала  СЧ20

 

Химический  состав в % материала  СЧ20

 

Механические  свойства:

S_B – Предел кратковременной прочности, [МПа];

S_T – Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа];

d₅ – Относительное удлинение при разрыве, [ % ];

y – Относительное сужение, [ % ];

KCU –  Ударная вязкость , [ кДж / м²];

HB –  Твердость по Бринеллю, [МПа]. 

Физические  свойства:

T – Температура, при которой получены данные свойства, [Град];

E – Модуль упругости первого рода, [МПа];

a – Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20°–T), [1/Град];

I – Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)];

r – Плотность материала, [кг/м³];

C – Удельная теплоемкость материала (диапазон 20°–T), [Дж/(кг·град)];

R – Удельное электросопротивление, [Ом·м]. 

Магнитные свойства:

H_C – Коэрцитивная сила (не более), [ А/м ];

Umax – Магнитная проницаемость (не более), [ МГн/м ];

P_1.0/50 – Удельные потери (не более) при магнитной индукции 1.0 Тл и частоте 50 Гц, [ Вт/кг ];

B₁₀₀  – Магнитная индукция Tл (не менее) в магнитных полях при напряженности магнитного поля 100, [ А/м ]. 

Свариваемость:

• без ограничений – сварка производится без подогрева и без последующей термообработки;
• ограниченно свариваемая – сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке;
• трудносвариваемая – для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки.

 

Глава 1 Проектирование технологии изготовления отливки

    1.1 Анализ технологичности отливки

    Анализ  технологичности выполняется для  выяснения соответствия конструкции  детали условиям и требованиям технологии литейного производства. Под технологичностью литой детали понимают степень соответствия ее конструкции технологическим требованиям формообразования, формирования качественной заготовки, выбивки и очистки. Технологичной называют заготовку, если она обеспечивает заданные эксплуатационные свойства детали и позволяет при данной серии изготавливать ее с наименьшими затратами.

    Отливка «Воронка» максимальна приближена к детали, её форма совпадает с  деталью, только добавлены припуски на механическую обработку. Толщины стенок равномерны по всей длине отливки, что технологически выполнимо. Но и в толщине стенок состоит сложность отливки, она равна 100 мм. Равномерность стенок отливки не создаёт массивных тепловых узлов, поэтому эта проблема решаема, с помощью соответствующих прибылей она легко пропитается.

    Габариты  отливки с припусками на механическую обработку – 810 x 607 мм, масса (с учётом литниково-питающей системы) – 458 (665) кг, средняя толщина стенки – 100 мм (равномерна по всей длине), внутреннюю часть отливки следует выполнить с помощью стержня, внешняя часть будет получена формой. Конструктивные элементы удовлетворяют требованиям с точки зрения возможности извлечения модели при формовке, надежной фиксации стержней при сборке и заливке. Данная отливка не имеет выступающих частей, тонкостенных ребер, глубоких и узких впадин, закрытых полостей и поднутрений, затрудняющих формовку и механизацию процессов. Это позволяет достигнуть заданной точности отливок, избежать возникновения литейных дефектов и получить заготовку с оптимальными затратами труда и материалов. Следовательно, отливка технологична.

 

     1.2 Выбор способа изготовления отливки

    Выбор наиболее эффективного способа изготовления отливки определяется на основе комплексного анализа технической, организационной и экономической целесообразности производства.

    Отливка «Воронка» массой 458 кг из СЧ 20 имеет  годовую программу в размере 5500 т – 12000 шт. Следует изготовлять в формы с использованием ХТС, на плитах выполняется постоянный монтаж моделей. Форму будем изготавливать с помощью машинной формовки, при котором основные операции механизированы.

    1.3 Выбор способа изготовления формы.

    Изготовлять будем на автоматических формовочных линиях с использованием холоднотвердеющих смесей. Линии с использованием ХТС обеспечивают автоматизацию управления процессами. Линии состоят, как правило, из автоматического конвейера, блоков накопления форм (под сборку, заливку, под охлаждение), из шнекового смесителя, вибростола, протяжной установки, гидравлических манипуляторов для окраски, простановки стержней и спаривания полуформ. Последовательность всех операций и качество технологических операций, включая заливку и охлаждение, контролируются автоматически. Производительность такой линии 14 форм/час. Количество замен оснастки в день до 24. Для обеспечения линии используется шнековый смеситель производительностью 60 т/час.

    1.4 Выбор способа изготовления стержней

    Точность, термостойкость и прочность стержней определяют сложность, точность и качество получаемых отливок.

    Габариты стержня – 1000 x 538 x 717 мм, масса – 101 кг. Будем применять процессы отверждения стержней в холодной оснастке, в частности «альфа-сет» процесс. Пониженная токсичность связующего, содержащего в свободном состоянии фенола 0,5 % и формальдегида менее 0,5 %, малые объемы выделений паров свободного фенола, формальдегида и метанола на стержневых и формовочных участках, практическое отсутствие выделений диоксида серы и сераорганических соединений после заливки, позволяет поддерживать экологическую обстановку в литейном цехе в удовлетворительном состоянии. Подбором реагентов живучесть смеси в зависимости от их соотношения регулируется в пределах от 3-4 мин до 60 мин. Быстрое объемное отверждение ХТС при коротком цикле отверждения позволяет заливать формы металлом уже через 2-3 часа.

    1.5 Выбор состава формовочной смеси

    С учетом метода изготовления литейной формы подберем формовочную смесь с комплексом необходимых технологических и термомеханических свойств.

    ХТС с синтетической полифенольной  нетоксичной смолой ФСМ и сложноэфирными отвердителями («альфа-сет» процесс), регулируемой в широком интервале живучести. ХТС позволяют получать отливки с чистотой поверхности Rz=40мкм, сохранить поверхностный слой и повысить их эксплуатационные свойства отливок, снизить трудоемкость выбивки в 5-6 раз, снизить трудозатраты, повысить качество и точность литья, сократить объем механообработки.  

    Таблица – 1. Свойства смеси.

    1.6 Выбор противопригарных покрытий

    Противопригарные  покрытия увеличивают поверхностную  прочность, уменьшает осыпаемость и термохимическую стойкость форм и стержней, обеспечивая получения чистых отливок. Будем использовать самовысыхающие противопригарные краски на основе органического связующего. Состав противопригарные краски:

1. Циркон – 10%;
2. Графит скрытокристаллический – 35%;
3. Поливинилбутираль – 2,5%;
4. Этиловый спирт – 52.5%;

Плотность – 1150-1250 кг/м³.

    1.7 Выбор положения отливки в форме

    Положение отливки в форме при заливке  и затвердевании определяет весь технологический процесс и качество заготовки.

    Форма и модель имеют одну горизонтальную поверхность разъёма, удобную для изготовления и сборки формы. В форме располагается одна отливка. Вся отливка располагается в одной, нижней полуформе, в целях исключения перекосов; в верхней полуформе расположена только литниково-питающая система с прибылями. Модель свободно извлекается из формы. Необходимые габаритные размеры верхней опоки в свету – 1200 x 1200 x 800 мм; нижней – 1200 x 1200 x 400 мм. [Приложение 2].