4.5 Расчет размеров и объема прибыли

Расчет размеров цилиндрических прибылей проводим по методу вписанных окружностей.

Определяем следующие параметры прибыли:

Диаметр сферы, вписанной в верхний узел отливки, d_у.в.=50 мм;

Толщина шейки прибыли d_ш

d_ш= d_у.в,

d_ш=50 мм.

Высота шейки прибыли, h_ш:

h_ш=0,5· d_у.в,

h_ш=0,5·50=25,

Поперечный размер нижнего основания прибыли, D_пр

D_пр=k·d_у.в.,

D_пр=1,4·50=70 мм.

Считаем, что прибыль будет закрытой и иметь круглое сечение; ее высота:

h_з.п.=(2,5÷3)d_у.в.;

h_з.п.=(125÷150)мм;

Принимаем h_з.п.=135мм.

Высота шейки прибыли, исходя из удобства обрезки дисковой фрезой, принимаем 10 мм.

Расчет размеров прибыли представлен в таблице 8.

Таблица 8 - Расчет размеров прибыли

Характерные размеры	Расчетные значения, мм
Диаметр сферы, вписанной в верхний узел отливки, dу.в.	50
Толщина шейки прибыли dш	50
Высота шейки прибыли, hш	25
Поперечный размер нижнего основания прибыли, Dпр	70
Высота, hз.п.	135

Геометрическое расположение характерных размеров представлено на рисунке 11.

Рисунок 11 - Геометрическое расположение характерных размеров прибыли

Объем прибыли V_пр рассчитывается по формуле Намюра-Шкленника:

где m – безразмерный коэффициент, зависящий от расстояния между прибылью и местом подвода металла к отливке, m=1;

ξ – безразмерный коэффициент конфигурации прибыли, ξ=108;

R_э.т.у. – эффективная приведенная толщина теплового узла, см, R_э.т.у. =1,25 см;

β – объемная усадка сплава, %, β=6%;

y – безразмерный коэффициент , учитывающий относительную продолжительность времени затвердевания теплового узла и прибыли, y=1;

Z – безразмерный коэффициент, характеризующий тепловое состояние прибыли и теплового узла, Z=1;

V_ф – объем формы или той части для которой рассчитывается прибыль, см³, V_ф=1308 см³.

5 Расчет временных показателей формирования отливки и оценка эффективности получения отливки способом ЛВМ

Технологический выход годного (ТВГ) рассчитаем по формуле:

где м_отл – масса отливки,кг; м_отл=9,1 кг;

м_л.с - масса литниковой системы с учетом массы прибыли; м_л.с =13,9 кг.

Время заполнения определяем по формуле Г.М. Дубицкого:

где S – коэффициент времени, S= 1,5

δ – преобладающая толщина стенки отливки, δ=10 мм,

G – масса жидкого металла.

Определяем время затвердевания отливки τ_затв:

где R_э – эффективная приведенная толщина отливки;

ρ – плотность отливки в интервале затвердевания, кг/м³;

L – теплота кристаллизации сплава, Дж/кг, L=267 кДж/кг

t_кр – эффективная температура кристаллизации сплава;

t_{фн –} температура формы на этапе затвердевания, t_фн=900°С;

у – коэффициент, учитывающий конфигурацию отливки; для отливки типа плиты у=1.

Приведенная толщина для отливки в форме цилиндра:

Коэффициент тепловой аккумуляции формы b_ф:

где ƛ – коэффициент теплопроводности, Вт/м·К,

ρ – плотность металла, г/см³,

с – удельная теплоемкость, Дж/кг·К

Эффективная температура кристаллизации сплава:

Температура выбивки Т_выб=600°С.

Выбивка при высоких температурах нежелательна, так как охлаждение отливки будет неравномерным. Это способствует накоплению внутренних напряжений и короблению, [9].

Время охлаждения отливки в форме определяется по формуле:

где n – показатель, зависящий от свойств формы, n=1;

М – коэффициент, зависящий от физических свойств формы и интенсивности теплообмена;

R – приведенная толщина отливки;

- разность между температурой солидуса и начальной температурой формы,

Время охлаждения на воздухе τ_в=40 мин.

Полное время формирования отливки:

τ=τ_з+τ_затв+τ_ф+τ_в,

τ=9,19+411,6+299,4+2400=3120 с=52 мин

Отливка типа муфта в условиях ЛВМ выполняется цельнолитой с частичной доработкой ее механически.