Технологическое обеспечение качества. Практикум

Задача 8. Определить ожидаемую глубину наклепа при обкатывании латунного плунжера (σт = 330 МПа) для заданных условий обработки (табл. 12).

Задача 9. Рассчитать требуемое усилие при алмазном выглаживании детали из стали ШХ15, термообработанной до различной твердости для заданных условий

(табл. 13).

51

Задача 10. По условию задачи 9 дополнительно определить шероховатость

поверхности.

2.3 Задачи по пункту 1.3

Задача 11. По условию задачи 7 сравнить требуемое усилие обкатывания роликом поверхности, предварительно обработанной:

а) точением резцами из ВОК-60 (режимы резания из таблицы 14);

б) шлифованием электрокорундом (режимы резания из пояснений к форму-

ле (8)).

Задача 12. Рассчитать и сравнить для заданных условий (табл. 15) опти-

мальное усилие алмазного выглаживания вала из закаленной стали 65Г (62...64

HRCЭ), (HV867) при условии предварительной обработки:

а) точением резцами из ВОК-60 (режимы резания из таблицы 14);

б) точением резцами из композита 01 (режимы резания из таблицы 14);

в) шлифованием электрокорундом 23А (режимы резания из пояснений к формуле (8));

г) шлифованием синтетическим алмазом АСК (режимы резания из поясне-

ний к формуле (8)).

Таблица 14

Исходные данные (режимы резания) к задаче 11 «а» и задачам 12 «а» и 12 «б»

52

3.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое поверхностный слой? Каковы его характеристики?

2.Дайте определение шероховатости поверхности.

3.Перечислите элементы режимов резания и геометрические элементы ин-

струмента, влияющие на шероховатость поверхности.

4. Укажите показатели, оценивающие величину наклепа поверхностного

слоя.

5. От чего зависит усилие накатывания, необходимого для получения нуж-

ной глубины наклепа?

Практическое занятие № 3 РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Цель занятия: изучить конструкцию и назначение литниковой системы, а

также получить практические навыки расчетов ее сечений при различных услови-

ях заливки металлов.

53

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Литниковой системой называют совокупность каналов и резервуаров, по которым жидкий металл из ковша поступает в полость литейной формы. Литни-

ковая система оказывает существенное влияние на качество отливок; неправильно сконструированная или неправильно рассчитанная, она может явиться причиной брака отливок.

Основными элементами литниковой системы являются следующие (рис. 1): 1. Литниковая чаша или воронка - резервуар, предназначенный для приёма жидкого металла из ковша, частичного удержания шлака (в чаше) и передачи ме-

талла в стояк; 2. Стояк - вертикальный (иногда наклонный) канал круглого, овального или

иного сечения, предназначенный для передачи металла из чаши (воронки) к дру-

гим элементам литниковой системы (шлакоуловителю, питателям);

3.Литниковый ход, называемый шлакоуловителем для чугунного литья и коллектором для цветного, - это горизонтальный канал, предназначенный для удержания шлака и передачи металла из стояка к питателям;

4.Питатели (литники) – каналы, предназначенные для передачи металла непосредственно в полость формы.

Для изготовления отливок применяют:

сужающиеся литниковые системы: Fст > Fшл > Fпит

расширяющиеся литниковые системы: Fст < Fшл < Fпит,

где: Fст, Fшл и Fпит – сечения соответственно стояка, шлакоуловителя и пита-

теля (питателей).

54

Форма должна заполняться жидким металлом с максимальной весовой скоростью и минимальной скоростью поступления металла в форму. Весовая скорость определяется количеством жидкого металла, поступающего в форму в единицу времени.

Быстрое заполнение формы необходимо для того, чтобы металл не затвердел раньше, чем будут заполнены все полости формы, однако скорость движения желательно иметь минимальной, чтобы исключить турбулентность потока, способствующую повышенному окислению металла.

Сочетание указанных условий достигают увеличением ширины каналов литниковой системы, но это следует использовать в определённых пределах, так как увеличивается расход металла.

Для расчета литниковых систем используют различные зависимости, основанные на законах гидравлики, эмпирические формулы и номограммы.

2. РАСЧЕТ ЛИТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ

Расчёт сводится к определению площади наименьшего сечения литниковой системы (стояка или питателя) с последующим определением (по соотношениям) площадей сечения остальных элементов системы.

Площадь наименьшего сечения находят по формуле:

где: Q – масса металла, прошедшего через минимальное сечение, кг; τ - продолжительность заливки, сек;

γ- плотность жидкого металл, г/см3;

μ- коэффициент расхода литниковой системы, учитывающий потери на трение и повороты;

HР - расчётный напор, см.

Продолжительность заливки формы τ определяют по формуле:

где: δ - преобладающая толщина стенки отливки,мм;

56

s - коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки

(табл.1).

Напор НР зависит от способа заливки, типа литниковой системы, положения отливки в форме и других факторов. Для определения напора при заливке через литниковую чашу необходимо учитывать уровень металла в чаше, а при заливке через воронку – уровень металла в ковше. Как правило, величина напора в про-

цессе заполнения формы меняется в значительных пределах.

Для случая подвода металла по разъёму, очень распространённого в литей-

ном производстве, Hp можно рассчитать по формуле (рис. 2):

где: H0 – первоначальный максимальный напор, см;

Р – расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода, см;

С – высота отливки (по положению при заливке), см.

При заливке металла из поворотного ковша часть формы, расположенная ниже уровня подвода металла, заполняется при постоянном напоре Н0, а часть формы, расположенная выше уровня подвода металла, при переменном напоре,

изменяющимся от Н0 до (Н0 – Р). Поэтому в формулу вводят средний напор НР.

Площади сечений других элементов определяются в соответствии с вы-

бранным соотношением между их площадями (табл. 1).

Рис.2 - К расчету напора НР при подводе металла по разъему формы

57

Чугун заливают через носок ковша, поэтому велика опасность попадания шлака в отливку. На практике применяют сужающиеся литниковые системы, ко-

торые обеспечивают лучшее улавливание шлака. Для расчета площадей сечений каналов литниковой системы пользуются отношением:

Fпит : Fст : Fшл = 1:1,2:1,4.

При выборе литниковых систем для отливок и цветных сплавов (медных,

алюминиевых, магниевых) особое внимание обращают на спокойное, плавное за-

полнение формы. С этой целью литниковые системы выполняют расширяющими-

ся, предпочтение отдают сифонному подводу металла через рожковые питатели.

Часто применяют вертикально-щелевые литниковые системы, которые обеспечи-

вают спокойное заполнение формы жидким металлом и направленность затверде-

вания.

При расчетах площадей литниковых каналов пользуются отношениями:

для литья алюминиевых сплавов:

Fст : Fшл : Fпит = 1:2:4;

для литья магниевых сплавов:

Fст : Fшл : Fпит = 1:3:6;

для литья медных сплавов:

Fст : Fшл : Fпит = 1:2:2.

Благодаря применению стопорных ковшей для заливки стали устраняется опасность попадания шлака в отливки. Литниковая система не имеет сложных шлакоуловителей, литниковые чаши заменяют воронками. Это упрощает литни-

ковые системы, однако их устройство во многом зависит от правильного подвода питателей в форму. Особенно широко применяют сифонный и ярусный подводы металла, обеспечивающие более спокойное заполнение формы.

Для расчета площадей сечений каналов литниковой системы для стали пользуются отношением Fст : Fшл : Fпит = 1:2:4.

58

3. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

Расчет сечений элементов литниковой системы ведется по данным таблиц 1

и 2.

4.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каково назначение литниковой системы?

2.Перечислите основные элементы литниковой системы.

3.Сужающиеся и расширяющиеся литниковые системы, их назначение.

4.Перечислите требования при расчете литниковой системы.

5.Каковы условия заполнения формы расплавом?

59

60