Вступ .Розділ 1 Основні відомості про лиття у піщано-глинисту форму .

Зміст

Вступ…………………………………………………………………………..........Розділ 1 Основні відомості про лиття у піщано-глинисту форму…………….

1.1 Загальна характеристика деталі та виливка…………………………………..

1.2 Обґрунтування вибору способу лиття у піщано-глинисту форму та стисла технологія ливарної форми………………………………………………………..

Розділ 2 Технологія одержання виливка у піщано-глинистій формі,

формування та складання ливарної форми………………………………………

2.1 Характеристика ливарної форми, обладнання для її виготовлення……………………………………………………………………....

2.2 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей……………………

2.3 Технологія одержання виливка піщано-глинистій формі (формування та складання ливарної форм, температурні параметри нагріву металу для заливання фоми)……………………………………………………………………

Висновок……………………………………………………………………………

Список використаної літератури………………………………………………….

Додатки

1 Основні відомості про лиття у піщано-глинисту форму

1.1 Загальна характеристика деталі та виливка

У даній курсовій роботі для одержання деталі шатуна марки 12Х2Н4А обирається спосіб лиття у піщано-глинисту форму (у разову піщано-глинисту форму).

Шатун (гонок) — деталь, розташована між поршнем і колінчастим валом або кривошипом у кривошипно-шатунних механізмах. Тіло шатуна зазвичай має Н-подібний перетин, який забезпечує максимально можливий опір бічному згинанню, при мінімальній масі шатуна. Нижня головка шатуна може бути цілісною (така конструкція використовується в тому випадку, якщо сам колінчастий вал має розбірну конструкцію) і розбірною із знімною частиною, що має назву - кришка нижньої головки шатуна. Заготовки шатунів отримують штампуванням в закритих штампах. Вони можуть бути відштамповані разом з кришкою або окремо, як самостійні деталі. Заготовки шатунів із розбірною нижньою голівкою штампуються зазвичай із напівотвором у нижній голівці. Кришка шатуна штампується окремо. Інколи шатун штампується заодно з кришкою, котра у подальшому відрізається. Шатуни в більшості виготовляють із сталі 40Х та 40ХН.

Сталь 12Х2Н4А відноситься до хромонікелевої високоякісної конструкційної сталі. Має старе позначення ЭИ 83, яке в даний час не використовується. У деяких випадках сталь позначається 12Х2Н4А-Ш. В якості замінників можуть бути використані: 20ХГНР, 12ХН3А, 12ХН2, 20Х2Н4А,20ХГР.
Сталь марки 12Х2Н4А використовується для виробництва таких виробів: ролики, вали, зубчасті колеса, поршневі пальці і інші великі цементовані відповідальні деталі, які потребують високої пластичності, міцності, поверхневої твердості і в'язкості серцевини, що працюють при негативних температурах до - 120 °С і під дією ударних навантажень.

Таблиця 1 ­ Хімічний склад у % матеріалу 12Х2Н4А

С	Si	Mn	Ni	S	P	Cr	Cu
0.09…0.15	0.17…0.37	0.3…0.6	3.25…3.65	до 0.025	до 0.025	1.25… 1.65	до 0.3

Таблиця 2 - Фізичні характеристики стали 12Х2Н4А

Температура	Модуль пружності	Коефіцієнт температурного розширення	Коефіцієнт теплопровідності	Густина
Т, °С	Е 10^- 5, МПа	а 10^6 1/Град	l, Вт/(м·град)	r, кг/м^3
		14.7
		15.3

Технічні умови шатуна:

­ поверхня повинна відповідати твердості 240-285НВ;

­ задирки, дефекти і забоїни не допускаються;

­ заготівлі обов’язково очищають від окалин;

­ зсув осі отвору щодо деталі не повинен перевищувати 1,5 мм

1.2 Обґрунтування способу лиття у піщано-глинисту форму та стисла технологія ливарної форми

Лиття – один з основних способів виробництва заготовок (в машинобудуванні), тому що дозволяє одержати виливки практично будь-якої форми і маси з необхідними фізико-механічними властивостями.

Головною складовою технологічного процесу лиття є метал виливків, залежно від якого відрізняють чавуно-, стале-, мідноливарне виробництво тощо.

Більшість литих деталей чавунні, вони мають невелику вартість і добрі

ливарні якості, але недостатня міцність і крихкість чавуну обмежують застосування чавунних деталей. Сталеве лиття використовують для відповідальніших деталей, але за ливарними властивостями сталь поступається чавуну. Литі сталеві деталі мають великі внутрішні напруження, тому їх необхідно піддавати термічній обробці.

Найбільш розповсюджений спосіб — лиття в разові піщані форми, який складається з таких технологічних операцій: виготовлення моделі виливка; формування деталі по моделі; заливка розплавленого металу в форму; очищення литва. Виготовлення виливків в разових піщаних формах - процес тривалий і трудомісткий, а отримані виливки не відрізняються точністю форми і розмірів, мають великі припуски і грубу поверхню. Все це поставило вимогу створення спеціальних видів лиття: кокільного, відцентрового, під тиском, по моделях, що виплавляються, випалюються (газифікуються) тощо.

Заготовки складних форм і невеликих габаритів одержують литтям по моделях, що виплавляються. Модель виготовляється з легкоплавкого матеріалу (віск, стеарин, парафін), заформовується, витоплюється (при цьому утворюється порожнина відповідної конфігурації) з форми, котра потім висушується, або прожарюється, і заливається розплавленим металом. Відсутність у форми роз'єму дозволяє одержати виливки точної форми без зсувів, перекосів тощо.

Технологія ливарного виробництва безперервно збагачується новими спеціальними видами лиття, до числа яких відносяться: лиття по виплавлюваних моделях, в оболонкові форми, всмоктуванням, зануренням, вижиманням, ввібруючі форми, із застосуванням ультразвукових коливань, лиття методом направлено-послідовної кристалізації, рідке штампування та ін Удосконалюються способи лиття під тиском, кокільне і відцентрове лиття.

Технологія ливарного виробництва представляє собою злиття трьох основних потоків: металу, ливарних форм і стрижнів. У відповідності з цим ливарний цех має декілька ділянок, різних по обладнанню та прийомам роботи: виготовлення сумішей, плавильний, формувальний, стрижневий, заливних,обрубних, вибивні. При масовому і великосерійному виробництві всі процеси виготовлення відливок механізовані. Формовку опок (ливарних форм), їх заливку і вибивання виробляють на ливарному конвеєрі.

Технологія ливарного виробництва охоплює комплекс явищ, фізична сутність яких відрізняється великою складністю.

Технологія ливарного виробництва наступна: виготовлення моделі виливки; приготування формувальної і стрижневої сумішей; виготовлення стрижнів і ливарних форм; підготовка розплавленого металу до заливання; заливання металу у форми і затвердіння виливків; видалення (вибивка) виливків з форм; обробка виливків (обробка, очищення); контроль якості виливків.

Удосконалення технології ливарного виробництва та впровадження легованих сталей дозволили значно підняти механічні властивості литих сталей і застосувати виливки для роботи в ударних навантажень.

2 Технологія одержання виливка у піщано-глинистій формі, формування та складання ливарної форми

2.1 Ливарна форма — форма для одержання виливків у ливарному виробництві шляхом заливання в них розплавленого матеріалу (металевого або кам'яного). Вона складається з наступних елементів: ливникової системи, верхньої та нижньої півформ, стрижня, випору. Випор - вертикальний канал, що служить для виходу повітря і газів з форми підчас заливання металу та для контролю наповнення форми. Розташований він у найвищій точці виливка.

Матеріалами для виготовлення ливарних форм слугують: кварцовий пісок, бентоніт, глина тощо (для лиття в піщано-глинисті суміші).

Існують разові та багаторазові форми.

До разових форм відносяться:

- піщані(піщано-глинисні, піщано-цементні);

- хімічно-твердіючі (ХТС);

- керамічні.

До багаторазових відносяться кокільні (металеві) форми.

У даній курсовій роботі я обираю спосіб лиття у разову піщано-глинисту форму.
Основними операціями виготовлення ливарних форм є: ущільнення формувальної суміші для одержання точного відбитка моделі у формі й додання формі достатньої міцності; пристрій вентиляційних каналів для виводу газів з порожнини форми; добування моделі з форми; обробка й складання форми.…………………………………………………………………..
Форми виготовляються вручну, на формувальних машинах і на автоматичних лініях. ……………………………………………………………..
Ручне формування застосовується для одержання однієї або декількох виливків в умовах досвідченого виробництва, у ремонтному виробництві, для великих виливків масою від 200 до 300 тон Обладнання для виготовлення ливарних форм призначено для ущільнення формувальних сумішей з метою досягнення такої щільності і міцності, при яких виготовлена ​​ливарна форм під впливом статичного, динамічного і хіміко-термічного впливу заливання у неї металу певний період зберігає незмінними розміри і форми порожнини, забезпечує одержання виливка з однорідною поверхнею.

2.2 Характеристика формувальних та стрижневих сумішей

Піщано-глинисті суміші найбільш поширені у ливарному виробництві при виготовленні форм і стрижнів (більше 60% загального обсягу). Залежно від призначення суміші і природи глинистого мінералу, що використовується як зв’язуюче, вміст глини у суміші коливається у межах від 5до15% глини.
Головним зв’язуючим компонентом піщано-глинистих сумішей є формувальна глина. У інших типах сумішей глину або зовсім не використовують або сполучають з іншими більш ефективними зв’язуючими матеріалами для покращення міцності таких сумішей у сирому стані, тобто попередження деформації і руйнування стрижнів до початку твердіння основного зв’язуючого.…………………………………………………………..
Формувальні глини являють собою гірські породи, які складаються з дрібнодисперсних частинок водних алюмосилікатів із загальною формулою Al₂O₃ ^. m SiO₂ ^. n H₂O. Ці мінерали при зволоженні набувають, переходять у в’язко-пластичний стан і набувають здатності забезпечувати достатньо міцний зв’язок між зернами наповнювача формувальної суміші як у сирому, так і у висушеному стані.……………………………………………………
У склад формувальних глин входять мінерали групи каолініту, монтморилоніту та гідрослюд, які за своєю термохімічною стійкістю певний час після заливання форм до утворення міцної твердої поверхневої оболонки виливка здатні протидіяти фізико-хімічному впливу руйнуючого їх перегрітого рідкого металу.……………………………………………………..
Крім основних глинистих мінералів у формувальних глинах можуть бути домішки, які знижують їх вогнетривкість за рахунок утворення легкоплавких евтектик: кварц, калієвий польовий шпат, натрієвий польовий шпат, слюда, гідрати оксидів заліза, пірит, кальцит, магнезит та інші. Чим більше таких домішок у глині, тим нижча її вогнетривкість і тим більша частка формувальної суміші міцно і щільно пригорає до поверхні металу виливка після заливання форми. …………………………………………...
У формувальних сумішах визначають не власне вміст глинистих мінералів за їх хімічним складом, а так звану глинисту складову, до якої відносять частинки усіх мінералів розміром менше 0,022 мм. У такому дрібно дисперсному стані всі мінерали мають деяку зв’язуючу властивість, але набагато меншу, ніж глина. Тому у формувальних глинах виділяють активну глину і “мертву” глину, яка майже не має зв’язуючої властивості.

Глинисту складову поділяють на:

­ грубодисперну з розміром часток від 0,001 до 0,022 мм і найбільш ефективну;

­ тонкодисперсну або колоїдну з розміром часток менш 0,001 мм, тобто 1 мкм.

При нагріванні ущільненої піщано-глинистої формувальної суміші від 120 до 180^оС під час сушіння з каолініту видаляється вільна вода: спочатку капілярно-пов’язана, а потім і адсорбована на поверхні часток. Ця втрата не знижує міцності суміші, а навпаки – підвищує її разом з підвищенням газопроникливості і зниженням вірогідності появи у виливках дефектів газового походження. Міцність на стиск ущільненого кварцового піску, пов’язаного каолінітом, після сушіння (формування по-сухому) складає від 0,20 до 0,45 МПа, тобто підвищується від 4 до 5 разів. Тому каолінові глини часто використовують у піщано-глинистих формувальних і стрижневих сумішах для виробництва середніх і великих виливків по-сухому. При цьому для підвищення розмірної точності і чистоти поверхні виливків враховують, що під час висихання в результаті випаровування вологи глина дещо усаджується і може навіть розтріскатися. Для запобігання такого явища і для загального підвищення сухої міцності суміші глину іноді комбінують з іншими додатками. ……………………………………………………………. Формові матеріали, які застосовують для виготовлення разових форм, повинні мати такі властивості: пластичність, текучість, міцність, газопроникність, податливість, вогнетривкість, непригарність і мінімальну газотвірність. Пластичність – здатність формової суміші приймати форму, що їй надається, без руйнування і давати точні відбитки моделі при формуванні. Текучість – здатність зерен формової суміші до взаємного переміщення під впливом зовнішніх сил.

Міцність – здатність ущільненої суміші не руйнуватися під тиском металу, що заливається в форму, а також від поштовхів при складанні і транспортуванні. Газопроникність – властивість формової суміші пропускати з певною швидкістю гази. Вогнетривкість – здатність суміші не плавитись і не розм'якшуватись під впливом розплавленого металу. …………………………………………… Непригарність – здатність суміші не вступати в хімічну взаємодію з металом, не сплавлятися з ним, не приварюватись до поверхні виливка. Піддатливість – властивість суміші не чинити великого опору усадці металу при охолодженні виливка в формі. ………………………………………….. Газотвірність – здатність формової суміші виділяти гази при нагріванні.

Відповідно до [] формові суміші для виливків зі сталі 12Х2Н4А використовуються наступні формові суміші:

а) облицювальна:

- пісок кварцовий (до 50 %);

- вміст глинистої складової (від 10 до 12 %);

- вологість (до 5 %);

б) наповнювальна:

- пісок кварцовий (до 8 %);

- вміст глинистої складової (до 10%);

- вологість (до 4 %).

Стрижневу суміш використовують для виготовлення стрижнів. Головними складниками даної сумішші є пісок і зв’язувальна речовина

(синтетична смола, рідке скло тощо). ……………………………………..
Зразковий склад стрижневої піщано-глинистої суміші, що вимагає теплової обробки:

- відпрацьована суміш (від 0 до 40 %);

- пісок кварцовий (від 59,0 до 93 %);

- глина (від 1,0 до 7,0 %);

- сульфатно спиртова барда (0 до 2 %);

- обпилювання деревні (від 4 до 5 %);

- вологість (від 4 до 5 %).

При виготовленні стрижневих сумішей добавка формувальної глини незабезпечує отримання належної міцності стрижнів, тому в суміші вводять інші зв’язуючі добавки, що мають більш високим значенням питомої міцності. Такі добавки називаються сполучними матеріалами. Сполучні матеріали повинні володіти наступними вимогами:

- при приготуванні формувальних і стрижневих сумішей рівномірно розподілятися по поверхні зерен формувального піску за певний час;

- забезпечувати пластичність суміші;

- забезпечувати швидке висихання стрижня і форми;

- забезпечувати піддатливість форми і стрижня;

- не знижувати вогнетривкість формувальної і стрижневий суміші;

- легко руйнуватися при вибивка форми;

- бути нешкідливими для оточуючих, дешевими і недефіцитних.

2.3 Технологія одержання виливків у разових піщано-глиняних формах складається з таких послідовних операцій:

- виготовлення модельних комплектів;

- приготування формових і стержневих сумішей;

- виготовлення форм і стержнів;

- сушіння стержнів (а іноді і форм);

- складання форм;

- одержання рідкого металу;

- заливання ливарних форм металом;

- вибивання виливків з форм;

- обрубування і очищення литва;

- термічна обробка, виливків (в разі необхідності);

- контроль готових виливків.

Модельний комплект складається з моделі, одного або кількох стержневих ящиків і елементів ливникової системи.

Розміри моделей більші за деталі на величину лінійної усадки і припусків на механічну обробку.

Усадка – зменшення об'єму (об'ємна усадка) і лінійних розмірів (лінійна усадка) виливка в процесі охолодження металу від температури заливання до нормальної температури. Середнє значення лінійної усадки становить для даної сталі становить 2%.

Величина припусків на обробку залежить від розмірів і точності виготовлення виливка, марки сплаву, точності деталі, розташування оброблюваної частини виливка у формі.

Проаналізувавши креслення деталі шатуна приймаємо, що форму будем розміщувати горизонтально. Ливарні нахили для моделі виливка обираємо в 1 градус. Як бачимо, деталь має два отвори, діаметрами 50 і 20 мм. Отвір діаметром 20 мм не виливається, а от на отвір, діаметром 50 мм маємо готувати стрижень. На торці висотою 40 мм призначаємо припуски і допуски на механічну обробку. Як бачимо, деталь шатуна містить скруглення, тому необхідно врахувати їх радіуси. Оскільки вони залежать від товщини спряжених стінок, то виберемо значення 6мм (керуючись методичними рекомендаціями).

Припуски на механічну обробку приймемо відповідно до рекомендацій довідника [10]:

­ на внутрішню поверхню діаметром 50мм – 0, 5 мм;

­ на висоту заготовки (розмір 40 мм):

низ заготовки – 4 мм, верх – 5 мм

Допуски на виготовлення деталі на усіх поверхнях рівні ± 0,5 мм

Формування починають виготовленням нижньої півформи. Після заповнення моделі даної опоки шарами облицювальної, а потім наповнювальної сумішей її перевертають на 180 градусів і на нижню половину моделі встановлюють верхню. Далі установлюють моделі ливникової системи, заповнюють опоку формовою сумішшю,ущільнюють її, після чого витягують моделі ливникової системи. Останніми операціями є укладання стрижня у форму, складання форми, скріплення опок.

Для утворення у виливку отворів і порожнин використовують стрижні, які виготовляють із стрижневої суміші. Готові стрижні піддають сушінню при температурі від 200 до 230 °С для збільшення міцності і газонепроникності.

Складання ливарної форми включає: установку нижньої півформи, установку стрижнів, установку верхньої півформи. Заливання форми розплавленним металом здійснюється з ковшів. Важливе значення має температура розплавленого металу. Для сталі 12Х2Н4А температура плавлення становить 1540 °С, проте її доцільно призначати на 100 °С вище, щоб запобігти захвату повітря, а, отже, утворенню дефектів на поверхні виливка. Після його охолодження до 300 °С, форму повністю руйнують, а виливок підлягає обов’язковому контролю якості.

Реферат

Пояснювальна записка курсової робити на тему: «Проектування технологічного процесу виготовлення виливка» містить 23 сторінок, 2 таблиці, 2 графіки на форматі А3, а також основні відомості про спосіб литва у піщано-глинисту форму.

У даній курсовій роботі для розробки деталі шатуна способом лиття у піщано-глинястій формі використовується сталь марки 12Х2Н4МА. Обов’язково потрібно вказати про наявність у даній курсовій роботі про характеристики ливарної форми, обладнання для її виготовлення, характеристики стрижневих та формувальних сумішей, опису послідовної технології одержання виливка у піщано-глинястій формі (формування та складання ливарної форми, температурні параметри нагріву металу для заливання у форму).

Складається курсова робота з двох розділів, кожен з яких містить перелік питань. У першому розділі потрібно описати про основні відомості деталі та виливка, обґрунтувати способи лиття у піщано-глинистих формах, а також стисла технологія ливарної форми. Другий розділ більш узагальнено і докладніше описує ливарну форму, основні її складові та обладнання для її виготовлення, послідовну технологію одержання виливка деталі шутуна марка сталі якого 12Х2Н4МА.

Список використаної літератури

1. А.Е. Лейкін, Б.І. Родін. Матеріалознавство, 1971. р.
2. Г.А. Глазов. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів. “Машинобудування” 1972.
3. В.І. Добровольський, М.Г. Чумак. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів.
4. Ю.М. Лахтин, Б.Н. Арзамасов. Хіміко-термічна обробка матеріалів. М., 1985.
5. А.П. Гуляев. Матеріалознавство. “Металургія”. М., 1986.
6. І.І. Новіков. Теорія термічної обробки металів. “Металургія”.М., 1986.
7. Під редакцією Ю.П. Солнцева. Машинознавство і технологія металів. “Металургія”, М., 1988.
8. Б.І. Грессе. Керівництво по проведенню лабораторних робіт по технології металів і конструкційних матеріалів.
9. В.М. Мартин, І.Й. Бочар. Основи матеріалознавства і технологія конструкційних матеріалів. Тернопіль, 2003.

10. В. Попов. Технологія конструкційних иатеріалів і матеріалознавство. Львів, 2004.

Висновок

Лиття в піщано-глинисті форми є основним способом одержання виливків із сплавів чорних та кольорових металів. Приблизно 70 % (по масі) за готовок для деталей машин одержують литтям, а удеяких галузях машинобудування, наприклад, у верстато будуванні – 90-95 %. Литтям можна отримати виливки практично будь-якої складності, маси та розмірів.

В даній курсовій роботі для одержання деталі шатуна марки 12Х2Н4МА обирається спосіб лиття у разовій піщано-глинистій формі. Виливки, одержанні таким способом у більшості випадків мають понижену тоність, вимагають підвищених припусків на механічну обробку, однак даний спосіб є найпростішим та на найдешевшим. У ході роботи було розроблено креслення виливка, враховуючи припуски на механічну обробку, напуски, ливарні ухили та радіуси. Після проведення цілого ряду операцій був одержаний виливок, який підлягає обов’язковому контролю якості.

Дата добавления: 2015-09-29