1 Разработка технологического процесса изготовления заготовки методом порошковой металлургии

Цель работы: Изучить этапы подготовки порошков к прессованию и основные технологические операции при изготовлении изделий методами порошковой металлургии.

Таблица 1 – Рецептура композиции смеси

Компонент Смеси	Наименование компонента смеси	Массовая доля			Плотность, г/см3
		%	кг
A	Связующее	15	0.051	1,21
B	Армирующий теплостойкий наполнитель	20	0.068	2,70
C	Наполнитель	15	0.051	4,20
D	Фрикционный наполнитель	30	0.102	7,85
E	Модулятор трения	5	0.017	6,68
F	Твердая смазка	15	0.051	2,20
Итого	Смесь	100	М=0.343	dс =

Рисунок 1- Деталь

Расчетная часть:

1. Плотность порошковой смеси d_с в компактном состоянии рассчитывается по правилу аддитивности:

(1)

где d₁, d₂, … , d_n – плотность компонентов смеси в беспористом состоянии, ;

P₁, P₂,…,P_n – процентное (по массе) содержание.

2. Объем готовой детали:

V=l×B×H-(2×𝜋× ×Н)-( )= (2)

=147,264-4,926-6,283=136,055 см³

3. Величину навески рассчитывают по формуле:

(3)

М= 136,055×2,877(

4. Расчет давления прессования изделия пористости:

   1. Площадь поверхности внешнего трения, мм²:

S_Т =В×Н+В×L (4)

S_Т = 78×16×2+118×16×2=2496+3776=6267

2. Площадь сечения прессовки, нормального к направлению прессования, мм²:

S=B×L (5)

S=78×118=9204 .

3. Рассчитать давление, необходимое для прессования изделия, МПа.

(6)

где Р – давление, необходимое для уплотнения порошка (табл. 2.3), МПа;

μ – коэффициент внешнего трения (μ = 0,33);

ξ – коэффициент бокового давления (ξ = 0,22);

S_т – площадь поверхности внешнего трения, мм²;

S – площадь сечения прессовки, нормального к направлению прессования, мм².

Р_пр=150× =157,4 Мпа.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ В ПЕСЧАНОЙ ФОРМЕ

Цель работы: Спроектировать литейную форму для изготовления отливки зубчатого колеса в условиях мелкосерийного производства. Сталь 35Л литейная

Талица 2 задание

Вариант	Размеры детали, мм					Материал детали	Плотность материала, г/см3
	Диаметры				Высота
	D	D1	D2	D3	H
5	780	580	320	160	180	Сталь 15Л	7,7

Рисунок 1 Эскиз «Колесо зубчатое»

Расчетная часть:

1. Из таблицы 1.2 выбираем припуски на механическую обработку. Припуск по наружному диаметру составит 5×2 = 10 мм,

D_заг=800+(2×5)=810 мм

По диаметру центрального отверстия составит 5×2=10 мм,

D_отв=D₃  2h= 1602×180= 200

160+10=170

На верхней и нижней горизонтальной поверхности

Н_заг= 180+10=190 мм

Рисунок 2 -

2. Определяем размеры вертикальных стержневых знаков (нижнего и верхнего) определяем по таблице 1.5. Так как диаметр стержня Dотв=170 мм, а длина Нзаг = 190 мм, то по данным таблицы 1.5 высота знака должна быть 50 мм; уклон знаков десять градусов. По таблице 1.4 формовочные уклоны один градус =2

3. Определяем размеры опок, учитывая размеры модели и расположение отливки в нижней опоке.

V₁= =

V_{2 =}

V= 97906-4312=93594кг

m= V = 93594 7.7= 720673.8кг

Из таблицы 1.1 (отливка средняя) определяем размеры опок в свету (диаметр отливки 810 мм плюс размер а = 50 мм с двух сторон 810 + 2 ^. 50 = 910 мм).

Высота верхней опоки – это высота знака 55 мм (таблица 1.5) и размер б = 75 мм (таблица 1.1) (55+ 75 =130 мм).

Высота нижней опоки – высота отливки 190 мм и размер в = 70 мм (таблица 1.1) (190+ 70 =260 мм).

4. Определение размеров прибылей

Толщина обода (D₃-D₁)/2= (810-580)/2= 115мм

Диаметр прибыли для обода 115 1.3=149.5≈150мм

Высота прибыли 150×1.5=225мм

Толщина ступицы (320-150)/2=85мм

Диаметр прибыли 85×1.3=110.5мм

Высоту прибыли для ступицы принимаем так же =110

5. Определение количества прибылей устанавливаемых на ступице и ободе

(810-D₁)/2= (810-580)/2=115

Толщина обода 115/2=57.5

Радиус средней окружности 290+57.5=347.5мм

l=2πR= 2×π×347.5=2183мм

Протяженность прибылей составляет 40%от протяженности отливки т.е. 2183×0.4=873.1мм. Поэтому количество прибылей на ободе 873.2/225=3.8=3

Длинна середины окружности ступицы L=2πR=2×π×118.5=744

R=(D₂ - d_отв)/2=(320-150)/2=85 85/2=42.5

Радиус ступицы 42.5+(150/2)=118.5мм

Протяженность прибылей составляет 40% от протяженности отливки 744×0.4=297.6, количество прибылей на ободе 297/110=2.7=2

Рисунок 3 – Модель отливки с прибылями

6. Расчет литниковой системы

1. Определение объема отливки

V_отл= (πR²-πr²) ×H (1)

(π×40.5² - π×7.5²) ×19=94549.32см²

2. Объем прибылей обода

V_об= πr²×H×6 (2)

π×7.5²×225×6=23856

3. Объем прибылей ступицы

V_ст= πr²×H×2 (3)

π×5.75²×22.5×2=4674

4. Определение общего объема жидкости. Общий объем жидкого металла

V_общ=V_отл +V_об +V_ст (4)

94549.32+23856+4674=103079.32

5. Определение массы отливки с прибылями

Q= V_общ × γ (5)

103079.32×7.7=793710.764гр≈794кг

6.6) Определение габаритного объема отливки

V= π×6.47²×2.075= 272дм³ (6)

(225+190)/2=415/2=207.5=2.075

7. Определение относительной плотности

Q/V= 794/272=2.9кг/дм²

7. Определение удельной скорости заливки отливки

κ= 0.70 кг/(см²×с)

при заливке в сухую форму

κ = 0.70×1.5= 1.05 кг/(см²×с)

7. Определение продолжительности заливки

S=1.7

t= S× (7)

t= 1.7× =47 сек

7. Определение суммарной площади поперечных сечений питателей

ΣF_п=Q/(t×κ×L) (8)

47× 1.05×0.8=39.5см

7. Определение площади поперечного сечения

F_шл= ΣF_п×1.1 (9)

39.5×1.1=43.45см²

7. Определение площади поперечного сечения

F_ст=ΣF_п×1.2 (10)

39.5×1.2=47.4см²

7. Определение диаметра стояка

d_ст= (11)

=7.76 см