![](/user_photo/_userpic.png)
А.М. Никитин Технология литейной формы. Чугунное литье
.pdf![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V11x1.jpg)
11
габаритами от 100 до 250 мм определяют от 12 до 19 степени, принимают среднюю величину 12 +2 19 =15 (см. примечание к таблице).
Допуск формы и расположения элементов отливки определяют по [1, табл. 2, с. 5] для каждого номинального обрабатываемого размера.
4.4. Ряды припусков на обработку отливок определяют по [1, табл.14, с. 43]. Для 15 степени точности назначают ряды припусков от 6 до 9. Принимают среднюю величину - 7 (см. примечание к таблице).
4.5.Общие допуски элементов отливки определяют по [1, табл.16, с. 47] для каждого номинального размера.
4.6.Для расчета размеров отливки все номинальные размеры детали, допуски, припуски заносят в табл.1
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Номиналь- |
Допуски |
|
|
Общий |
|
Разме- |
размеров |
формы и |
общие |
|
|||
ные разме- |
отливки |
располо- |
допуски |
припуск |
|
ры от- |
ры детали |
|
жения |
элемен- |
|
|
ливки |
|
|
элемен- |
тов от- |
|
|
|
|
|
тов от- |
ливки |
|
|
|
|
|
ливки |
|
|
|
|
200 |
6,6 |
0,8 |
1,20 |
2,2 |
|
204,4 |
170 |
6,6 |
0,8 |
1,2 |
2,2 |
|
174,4 |
160 |
5,0 |
0,64 |
0,9 |
1,9 |
|
164,2 |
140 |
4,4 |
0,64 |
0,9 |
1,9 |
|
135,8 |
100 |
|
0,50 |
0,8 |
1,8 |
|
103,6 |
80 |
4,4 |
0,50 |
0,8 |
1,8 |
|
63,6 |
60 |
4,0 |
0,50 |
0,8 |
1,8 |
|
63,6 |
40 |
3,6 |
0,50 |
0,8 |
1,8 |
|
136 |
10 |
3,6 |
0,50 |
0,8 |
1,8 |
|
13,6 |
Примечание: Размер 10 имеет припуск по 1,8 мм на сторону от размеров 60 и 40
10+1,8+1,8=13,6.
4.7. Все результаты определений и расчетов, выполненных по разделам 3 и 4 согласно [2], нанести на чертеж отливки, как указано на
(рис. 4).
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V12x1.jpg)
12
5. Определение массы отливки
5.1.Для расчета литниковой системы определяют положение отливки при заливке, места подвода металла, размещение моделей на плите или в опоке.
5.2.Исходными данными для расчета являются: m –масса отливки, кг; М –суммарная масса отливок в форме (при многоместной фор-
ме); δ -характерная толщина отливки, мм; h0- высота отливки выше уровня подвода металла, см; Н- напор, высота стояка, см.
5.3. Массу отливки определяют с учетом припусков по всем обрабатываемым поверхностям по формуле
Мотл=γ Vотл., |
(5.1) |
где Vотл –объем отливки; γ -плотность материала отливки для чугуна
γ =7,2 103 кг/м3.
Объем отливки определяют методом разделения геометрии фигуры отливки на элементарные геометрические фигуры и последующим их суммированием. Размеры берут с припусками из табл.1.
В рассматриваемом примере фигуру отливки разделяют на следующие
объемы: V1, V2, V3, и V4. Эти объемы принимают услов-
но цельными, суммируют, а затем из них вычитают объем внутренней полости V4
(рис. 6).
Vотл= V1+2V2+ V3 –V4 .
Рис. 6
V1 определяют как объем усеченного конуса по формуле
V1 |
= |
|
πH 1 |
|
( R12 + r12 + R1 r1 ) , |
(5.2) |
|||||
3 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
||
|
|
где |
R1 = |
D1 |
; |
r = |
; Н1 – высота элементарного объема V1. |
|
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V13x1.jpg)
13
V1 = π 340 (822 + 622 + 82 62) = 650000 мм3 = 0,65дм3 .
V2 определяют как объем цилиндра.
V2=πR22Η2=π1022 14=0,46 дм3; 2V2=0,96 дм3.
V3 также определяют как объем цилиндра.
V3=πR3Η3=π872 36=0,85 дм3.
V4 – объем усеченного конуса.
V4 = π380 (682 + 482 +68 48) = 0,86дм3.
Объем отливки находят как алгебраическую сумму элементарных объемов по формуле
Vотл= V1+2V2+ V3 –V4=(0,65+0,96+0,85-0,86)=1,56 дм3.
Массу отливки определяют по формуле (5.1):
Мотл=1,56 7,2=11,23 кг.
6. Расчет литниковой системы
6.1.До расчета литниковой системы определяют положение отливки при заливке, места подвода металла, размещение моделей на плите или в опоке.
6.2.Исходными данными для расчета являются: m – масса отливки, кг; М – суммарная масса отливок в форме (при многоместной фор-
ме); δ - характерная толщина отливки, мм; h0 – высота отливки выше уровня подвода металла, см; Н – напор, высота стояка (см. рис. 7).
6.3. Расчет сечения питателей можно проводить по упрощенной формуле, предложенной Новокраматорским заводом:
Fпит = 0,8 Мотл ,
где Fпит – суммарное сечение всех питателей в см2;
М – масса отливки, или всех отливок, при многоместной форме в кг. Расчет питателей по этой формуле можно проводить для отливок серого чугуна массой от 0,5 кг до 25 т.
6.4. Зная массу, толщину стенок и конфигурацию отливок, определяют поперечное сечение каждого питателя, количество и длину их по таблице, составленной на основе производственных данных промышленных предприятий (табл. 2).
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V14x1.jpg)
14
Таблица 2 Минимум питания для чугунных отливок массой до 200 кг
Масса |
Питатели |
Толщина стенок отливки, мм |
|||||
отливки, |
сечение, см2 |
длина, мм |
3-5 |
5-8 |
8-10 |
10-15 |
10-20 |
кг |
|
|
|
число питателей |
|
||
0,0-0,5 |
0,30-0,40 |
10-15 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,5-1,0 |
0,40-0,50 |
15-20 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1-3 |
0,50-0,70 |
20-25 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
3-5 |
0,65-0,85 |
25-30 |
2 |
2 |
1 |
1 |
1 |
5-10 |
0,65-0,85 |
25-30 |
3 |
3 |
2-3 |
2-3 |
2-3 |
10-15 |
0,65-0,85 |
25-30 |
п |
3 |
2 |
2 |
2 |
15-20 |
0,65-0,85 |
25-30 |
п |
4 |
4 |
3 |
3 |
20-30 |
0,85-1,00 |
30-35 |
п |
4 |
4 |
3 |
3 |
30-40 |
0,85-1,00 |
30-35 |
п |
5 |
4 |
3 |
3 |
40-60 |
1,00-1,50 |
30-35 |
п |
4-5 |
4 |
3-4 |
3 |
60-100 |
1,00-1,50 |
35-40 |
п |
5-6 |
5 |
4-5 |
4 |
100-150 |
1,00-1,50 |
40-45 |
п |
7-8 |
7 |
5-6 |
5 |
150-200 |
1,00-1,50 |
45-50 |
п |
8-9 |
8 |
6-7 |
6 |
n – число питателей по месту
6.5. Величина напора металла Н взаимосвязана с размерами опок. Размеры опок определяют расположением литниковой системы, расстояниями между моделями, верхними и нижними кромками опок. Исходные данные для расположения моделей приведены в табл. 3 (рис.7).
Таблица 3
Данные для определения размеров опок
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V15x1.jpg)
15
Масса |
|
Размеры опок, мм |
|
|
отливок |
|
|
|
|
а |
б |
в |
г |
|
Мелкие |
20-30 |
35-60 |
50-75 |
0,5 от высоты модели |
Средние |
50-75 |
75-100 |
100-125 |
в полуформе |
Крупные |
125-175 |
150-200 |
175-200 |
- |
6.6. Общую площадь поперечных сечений Fшл и Fст для отливок до одной тонны определяют, пользуясь соотношениями:
Fпит : Fшл : Fст=1 : 1,1 : 1,15 ,
где Fпит – поперечное сечение питателя см2; Fшл - поперечное сечение шлаковика см2; Fст - поперечное сечение стояка см2.
В рассматриваемом примере толщину стенки принимают равной 20 мм (рис.1). Поперечное сечение питателя для отливок массой 10-15 кг принимают равным 0,85×2=1,7 см2 (см. табл.2), длиной lпит=30 мм.
Fшл=1,1 Fпит=1,1 1,7=1,87 см2.
Поперечное сечение стояка:
Fст=1,15 Fпит=1,15 1,7=1,95 см2.
Диаметр стояка определяют по формуле:
dст = |
4Fст , |
|
(6.1) |
|
π |
|
|
dст = |
4 1,95 |
=1,54 =1,6 |
см. |
|
3,14 |
|
|
Длину шлаковика принимают конструктивно отрезками 60 мм до второго питателя и 60 мм до конца для удерживания шлака
Lшл= l1 + l 2+ l3 =60 3=180 мм (рис. 8).
6.7. По высоте стояка вместе с литниковой воронкой определяют
напор жидкого металла: |
|
H = hст + hв , |
(6.2) |
где H – напор металла, см; hст - высота стояка, см; hв – высота литниковой воронки (см. рис. 8).
7. Определение размеров опоки
7.1.Конструкцию опоки принимают цельнолитой стальной круглой с упрощенным профилем стенок. Литейную форму предусматривают одноместной.
7.2.Размеры опоки определяют согласно нормативам, изложенным в табл. 3.
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V16x1.jpg)
16
Dоп = Dотл + 2а + 2l ,
где Dоп - диаметр опоки; Dотл - диаметр отливки; а – запас смеси до стенки опоки (табл. 3); l – длина стержневого знака, которая оп-
ределяется по ГОСТ 3212-92. Dоп =200+150+2 40 =430 мм. В соот-
ветствии с [5] принимают парные опоки 500 мм.
7.3. Высота верхней опоки
НВ= НМ.В.+δ,
где НМ.В – высота модели верха; δ - запас формовочной смеси до верхней кромки опоки (табл. 3).
НВ= 40+60=100 мм, при-
нимают НВ= 100 мм.
Рис. 7
7.4. Высота нижней опоки НН= НМ.Н.+0,5 НМ.Н , где НМ.Н - высота модели низа; 60+0,5 60=90, принимают 100.
0,5НМ.Н -запас формовочной смеси от модели низа до нижней кромки опоки.
Примечание: в рассматриваемом примере стержень круглый в плане, поэтому отсчет вести по внутреннему диаметру стержня, 204 мм и знак предусматривать кольцевым, путем увеличения диаметра стержня на величину, равную указанной в ГОСТе длине знака – 40 мм.
Для изготовления литейной формы принимают цельнолитые стальные круглые опоки с упрощенным профилем стенок, диаметром в свету 500 мм по [4].
Д = 500100100 ,
где 500 – диаметр в свету, мм; 100 – высота верхней опоки, мм; 100 – высота нижней опоки, мм.
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V17x1.jpg)
17
8.Определение массы литниковой системы
8.1.Размеры литниковой воронки определяют по табл. 4 в зависимости от диаметра стояка. В рассматриваемом примере расчетное значение диаметра стояка по формуле (6.1) в узком сечении
dст=16 мм.
Рис. 8 По табл. 4 принимают воронку №1 с верхним диаметром стояка
18 мм и массой металла в воронке 0,3 кг.
|
|
Размеры воронок, мм |
Таблица 4 |
|
|
|
|
||
Номер |
dст. в |
|
Н/В |
Масса металла |
воронки |
(калибр) |
D |
в воронке, кг |
|
|
|
|
|
|
1 |
18 |
50 |
50 |
0,3 |
2 |
23 |
60 |
60 |
0,6 |
3 |
27 |
75 |
75 |
1,1 |
4 |
30 |
90 |
90 |
1,9 |
|
|
|
|
|
Массу металла в стояке определяют по формуле
mст=γ Vст , (8.1)
где mст – масса стояка; γ - плотность чугуна, 7,2 103 кг/м3; Vст – объем стояка.
Объем стояка определяют как объем усеченного конуса по фор-
муле |
V |
= |
|
π h |
( r 2 + r 2 |
+ r r ), |
(8.2) |
|
|||||||
|
|
3 |
1 |
1 |
|||
|
|
|
|
|
|
где V – объем стояка; r=9 мм - радиус стояка в широком сечении; r1=8 мм - радиус стояка в узком сечении; h=50 – высота стояка.
V = 3,14 50 (92 +82 +9 8 ) = 34540мм2 = 0,034дм3 .
3 1 1
mст=0,034 7,2 =0,24 кг.
Массу питателей определяют по формуле (5.1). Объем питателей будет Vпит=2Fпит l, где 2Fпит – суммарное сечение двух питателей;
l – длина питателя (см. табл. 2) (рис. 8).
18
Vпит=2 0,85 3=5,1 см3.
Мпит= Vпитγ=5,1 7,2=36,72=0,037 кг.
Соответственно масса шлаковика: Мшл= Vшл γ.
Vшл=Fшл Lшл=1,87 180 = 336,6 г = 0,337 кг.
9. Определение коэффициента выхода годного литья
В литейном производстве технический уровень определяют материалоемкостью технологического процесса. Материалоемкость определяют коэффициентом выхода годного литья:
К = |
Мг |
100%, |
(9.1) |
|
|||
|
Мш |
|
где Мг – масса годного литья (отливки); Мш – масса шихты с процентом угара и безвозвратными технологическими потерями.
Мш= Мг+ Му+ Мс+ Мб+ Мл+ Мп , |
(9.2) |
где Мг – масса годного литья (отливки); Му – безвозвратные потери на угар (от 0,5% при плавке в индукцион-
ной печи и до 3,5% при плавке в дуговых и пламенных печах); Мс – безвозвратные потери на сплески и скрап (1÷2)%; Мб – внутрицеховой брак 5%; Мл – масса литников (12÷15)%; Мп – масса прибылей
(15÷20)%.
В рассматриваемом примере расход металла на литники составит:
МГ=mп+ mшл+ mст+ mв ,
где МГ – масса годного (отливка), кг; mп – масса питателей, кг; mшл – масса шлаковика, кг; mст – масса стояка, кг; mв – масса литниковой воронки, кг.
Для чугунных отливок с толщиной до 20 мм прибыль не предусматривается.
Масса отливки МГ=11,23 кг.
Масса литников МЛ=mпит+mшл+mст+mв = 0,037+0,337+0,24+0,3=0,914 кг.
Потери на угар принимают 3%:
Му=0,03 11,23=3,37 кг.
Потери на сплески принимают 2%:
Мс=0,02 11,23=0,22 кг.
Внутрицеховой брак принимают 5%:
Мб=0,05 11,23=0,56.
19
Масса шихты составит:
Мш= МГ+ mшл+ mу+mс+ mб=11,23+0,914+0,337+0,22+0,56=13,26 кг. Масса жидкого МЖ= Мш- mу=13,26-0,337=12,92 кг.
Выход годного составит: К = |
МГ |
100 = |
11,23 |
100 = 85%. |
|
МШ |
13,26 |
||||
|
|
|
10. Выбор формовочных и стержневых смесей
10.1. Для формовки по-сырому применяют единую формовочную смесь для мелких и средних отливок при машинной формовке сле-
дующего состава: |
|
|
- |
оборотная смесь |
93-94%; |
- |
песок кварцевый |
5-6%; |
- |
огнеупорная глина |
0,5-1,0%; |
- |
сульфитно-спиртовая барда до |
1,5%; |
- |
молотый уголь |
1,5%; |
- |
мазут до |
0,5% |
|
Свойства смеси: |
|
-прочность на сжатие в сыром состоянии (0,4-0,6)105 Па;
-газопроницаемость >80 ед.;
-влажность 3,5-4,5%.
10.2.Состав стержневых смесей:
-кварцевый песок 96-97%;
-крепитель ГТФ 2-3%;
-сульфитно-спиртовая барда 2-3%.
Свойства смеси:
-прочность в сухом состоянии (3,5-6)105 Па;
-газопроницаемость >100 ед.;
-влажность 2-4%;
-мазут до 0,5%.
10.3.В качестве водного противопригарного покрытия формирующих поверхностей литейного стержня применяют литейную краску следующего состава:
-графит скрытокристаллический (аморфный) 58,5%;
-бентонит (белая огнеупорная глина) 3,5%;
-сульфитно-спиртовая барда 10%;
-вода 2,8%;
-плотность покрытия готового к употреблению состава
(1,40-1,45) 103 кг/м3.
![](/html/611/57/html_bYjOA2PiPD.b_v6/htmlconvd-kgR62V20x1.jpg)
20
11.Определение объемов формовочных и стержневых сме-
сей
11.1. Объем стержня определяют по размерам чертежа (рис. 4) как сумму двух объемов кольцевых фигур (рис. 6). Объем фигуры 1 определяют по формуле
V1 |
= |
|
π H1 |
( Д12 |
− Д22 |
), мм3 |
(11.1) |
|
4 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
где Н1 –высота фигуры 1 - 40 мм; Д1 –наружный диаметр фигу-
Рис. 9 ры 1 -200 мм; Д2 –внутренний диаметр фигуры 161 мм.
V1 = π 440 (2002 −1712 ) = 33783мм3 = 0,34дм3.
Объем фигуры 2 определяется как объем пустотелого усеченного конуса по формуле:
V2 = π 3H2 (R2 + R12 + R R1 )− π 4H2 Д12 ,
(11.2)
где V2 – объем фигуры 2, мм3; Н2 – высота фигуры 2 - 60 мм; R – радиус усеченного конуса - 145 мм; R1 – малый радиус усеченного конуса - 142 мм; Д1 – диаметр внутреннего отверстия.
V2 = π 360(1452 +1422 +145 142 )−π 460 2002 =
=62,8(21025+20164+20590) −1884000=3879721,8 −1884000=1995721≈ 2дм3
Объем стержня составного: Vст =V1 + V2 =0,34+2,0=2,34 дм3.
11.2. Объем формовочной смеси определяют как разность внутреннего объема литейной формы (по размерам опок в свету) и объемов
отливки и стержня (рис. 9) по формуле Vф =Vоп + Vотл- Vст,
где Vф – объем литейной формы по внутренним размерам опок, дм3; Vотл- объем отливки, дм3; Vст – объем стержня, дм3.
Vф = π Д42 Н −Vотл −Vст,
где Д – диаметр опок в свету – 500 мм; Н – высота формы 224 мм.