технология литейного производства
.pdfотливки без усадочной раковины обычным путем невозможно без переконст- руирования их.
Рис. 192. Расположение наружных холодильников:
а – охлаждение фланца дисковым холодильников; б – охлаждение полки кронштейна пла- стинчатым холодильником; в – охлаждение бобышки пластинчатым холодильником; г – охлаждение прямого узла фасонным холодильником; д – охлаждение Т-образного узла двумя фасонными холодильниками; е – охлаждение Т-образного узла пластинчатым холо- дильником; ж – охлаждение Т-образного узла двумя фасонными и одним пластинчатым
холодильником
Размеры холодильников для различных узлов отливки |
Таблица 83 |
|||||
|
|
|||||
Вид узла и положение хо- |
Размеры узлов, мм |
Размеры холодильника, мм |
|
|||
лодильника |
а |
b |
d |
То |
Ш |
|
Прямой узел |
до 25 |
до 25 |
(0,5-0,8)dу |
- |
- |
|
свыше 25 |
свыше 25 |
(0,5-0,8)dу |
- |
- |
|
|
(рис. 192, г) |
|
|||||
до 25 |
свыше 25 |
(0,4-0,6)dу |
- |
- |
|
|
|
|
|||||
|
до 20 |
свыше 20 |
(0,5-0,6)dу |
- |
- |
|
Т-образный узел |
до 20 |
до 20 |
(0,3-0,4)dу |
- |
- |
|
(рис. 192, д) |
свыше 20 |
свыше 20 |
(0,5-0,6)dу |
- |
- |
|
|
свыше 20 |
до 20 |
(0,3-0,4)dу |
- |
- |
|
|
до 20 |
свыше 20 |
- |
(0,5-0,6)а |
(2,5-3,0)b |
|
То же |
до 20 |
до 20 |
- |
(0,5-0,6)а |
(2,0-2,5)b |
|
(рис. 192, е) |
свыше 20 |
свыше 20 |
- |
(0,6-0,8)а |
(2,5-3,0)b |
|
|
свыше 20 |
до 20 |
- |
(0,6-0,8)а |
(2,0-2,5)b |
|
|
до 20 |
свыше 20 |
(0,4-0,5)dу |
(0,4-0,5)а |
(2,5-3,0)b |
|
То же |
до 20 |
до 20 |
(0,3-0,4)dу |
(0,4-0,5)а |
(2,0-2,5)b |
|
(рис. 192, ж) |
свыше 20 |
свыше 20 |
(0,4-0,5)dу |
(0,5-0,6)а |
(2,5-3,0)b |
|
|
свыше 20 |
до 20 |
(0,3-0,4)dу |
(0,5-0,6)а |
(2,0-2,5)b |
311
Использование наружных холодильников.
Сталь. Применение наружных холодильников позволяет обеспечить
направленность затвердевания стали и предупредить образование усадочных явлений и трещин в различных сочленениях стенок и местах скопления ме- талла.
Рис. 193. Схема затвердевания крестообразного узла отливки:
а – при применении только металлических холодильников; б – при применении теплоизо- ляционных и холодильных материалов; в – схема дефекта, обнаруженного рентгеном при затвердевании соответственно по схеме а; г – отливка без дефектов
Влияние наружных холодильников на толщину отвержденного слоя стали марки 35Л в зависимости от времени охлаждения можно проследить на рис. 194.
Нижняя кривая соответствует затвердеванию в обычной песчаной фор- ме без холодильника; верхняя – затвердеванию в обычной металлической форме; промежуточные соответствуют холодильникам различной толщины.
На рис 195 в относительных координатах представлена зависимость размера твердого слоя в утолщении от сечения холодильника. Исследования показывают, что при утолщении, составляющем более 50 % от толщины ос- новной стенки, выровнять время затвердевания при помощи стального или чугунного холодильника в обычной песчаной форме невозможно. Минималь-
312
ные размеры плоских холодильников, служащих для ликвидации обособле- ния жидкого металла при затвердевании утолщений, приведены в табл. 84.
Рис. 194. Кривые затвердевания стали 35Л в форме с холодильниками различной толщины:
1 – песчаная форма без холодильника, К = 1,3; 2 – холодильник толщиной 10 мм, К = 2,0; 3
– холодильник толщиной 30 мм, К = 2,3; 4 – холодильник толщиной 45 мм, К = 2,4; 5 – ме- таллическая стенка, К = 2,5; где К – коэффициент затвердевания см/мин 0,5
Рис. 195. Зависимость скорости затвердевания стали 35Л от толщины холодильника
Наиболее благоприятной формой сечения холодильника является тра- пеция. При этом его охлаждающее действие к краям постепенно снижается и не вызывает резких перепадов температуры в сопряжении поверхностей хо- лодильника и песчаной стенки.
Наружные холодильники могут быть прямолинейные круглого, квад- ратного или иного профиля; криволинейные постоянного профиля и фасон-
313
ные переменного профиля. Холодильники из проката используются для тол- стостенных отливок, чугунные – при производстве тонкостенных стальных отливок. Холодильники могут контактировать непосредственно с отливкой (через изолирующий слой краски) или через слой формовочной смеси. При
этом холодильники могут быть с регулируемым отбором тепла при помощи прохождения в них воздуха, воды, пара и т.д.
|
Размеры плоских холодильников |
Таблица 84 |
||||
|
|
|
||||
Толщина основной |
Высота утолщения, % от толщины основной стенки |
|
||||
стенки, мм |
25 |
|
37,5 |
|
50 |
|
|
|
Толщина холодильников, мм |
|
|
||
10 |
3 |
|
8 |
|
15 |
|
20 |
5 |
|
15 |
|
30 |
|
30 |
8 |
|
23 |
|
45 |
|
40 |
10 |
|
30 |
|
60 |
|
50 |
13 |
|
38 |
|
75 |
|
Наряду с металлическими холодильниками используют захолаживаю- щие смеси, которые формируют выступающие части стержней или форм, подверженных интенсивному нагреву заливаемой сталью. В состав смеси входят хромомагнезит, хромит, магнезит, чугунная дробь, металлическая стружка и др.
Для стальных отливок рекомендуется определять размеры наружных холодильников из чугуна на основе отношений из табл. 85.
Для внутренних холодильников рекомендуются отношения, приведен- ные в табл. 85.
|
|
|
Таблица 85 |
|
Тип сопряжения стенок отливки |
L-образный |
Т-образный |
Х-образный |
|
Диаметр внутреннего холодильника отно- |
27 |
50 |
70 |
|
сительно толщины основной стенки, % |
|
|||
|
|
|
|
Если в течение всего процесса заливки формы место расположения на- ружного холодильника промывается жидким металлом, то в подобных случа- ях снижается эффективность действия холодильника. На рис. 196 приведены примеры использования внешних холодильников для ликвидации ряда де- фектов.
Чугун. Регулирование скорости охлаждения тепловых узлов отливки производится с помощью внутренних и наружных холодильников. Установка холодильников ускоряет охлаждение тепловых узлов, что необходимо для обеспечения направленного или объемного затвердевания отливки. Ускоряя охлаждение узла, холодильник предотвращает образование в нем усадочной раковины, так как теперь узел успевает пропитаться за счет позднее за- твердевающих частей отливки. Ускорение охлаждения массивных сечений
314
отливок холодильниками, способствуя выравниванию скорости охлаждения, может привести к уменьшению внутренних напряжений, снижению коробле- ния отливки и опасности образования трещин.
Наружные холодильники делаются чаще всего из стали, а фасонные от- ливаются из чугуна. Максимальная толщина плоских наружных холодильни- ков обычно не превышает 70 мм, наибольший диаметр крупных наружных холодильников из прутка – 40-45 мм.
Рис. 196. Применение внешних холодильников
При использовании холодильников рекомендуется:
-площадь наружных холодильников должна быть меньше площади ох-
лаждаемого теплового узла во избежание преждевременного затвердевания прилегающих к тепловому узлу частей отливки, через который поступает жидкий металл от прибыли;
-в качестве наружных холодильников можно использовать введение воды в необходимые места верхней полуформы после образования корки за- твердевшего металла;
-наружные холодильники должны быть не сплошными, а в виде от- дельных плиток, брусков и т.д. Зазоры между отдельными холодильниками необходимо тщательно заделывать во избежание появления заливов;
-масса внутренних холодильников не должна превышать 4,0-4,5 % мас- сы охлаждаемого узла отливки, иначе не произойдет их прочное соединение со сплавом отливки.
Расчет различных холодильников (плоских, угловых, внутренних, на-
315
ружных) для различных сталей и чугунов может выполняться в составе авто- матизированной системы «Моделирование объемного и направленного от- верждения».
Контрольные вопросы.
1.Что такое внутренние холодильники?
2.Сформулируйте требования к внутренним холодильникам?
3.Опишите конструктивные типы внутренних холодильников?
4.Способы установки в форме наружных холодильников?
5.Что такое наружные холодильники?
6.Требования к материалу холодильников?
7.Определить массу внутренних холодильников, их тип и размеры?
8.Определить толщину наружных холодильников?
ЛЕКЦИЯ 30.
ТЕМА: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАБАРИТОВ ОПОК И РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ФОРМ
План лекции
1.Требования к размещению отливок в форме.
2.Принципы выбора опок.
3.Загрузка собранных форм, определение веса груза.
Размеры опок определяют после выбора положения модели в форме, поверхности разъема, а также величины и конфигурации знаков стержней.
При выборе размеров опок руководствуются тем, что должен макси-
мально использоваться объем литейной формы и обеспечиваться прочность формы при изготовлении, транспортировке и заливке металлом. При разме- щении отливок в форме необходимо учитывать, что подвод металла к каждой отливке следует осуществлять в одни и те же места, чтобы обеспечить одина- ковые условия формирования отливок, а значит и их качество. Выбор разме-
ров опок производится одновременно с выбором машин для изготовления форм с целью более полной их загруженности.
За основу при определении размеров опок принимают наименьшую до- пустимую толщину слоя смеси, окружающую отливку. Этот слой должен быть достаточно прочным, чтобы не разрушаться под давлением жидкого ме- талла при заливке формы.
Расстояние между моделью и стенками опоки для отливок различной массы определяется по табл. 86, 87 и рис. 197, 198.
Размеры А, Б и В определяются по табл. 86, 87 в зависимости от веса и
316
высоты отливки (Н, H1). Расстояние t принимается равным не менее 20 мм. Расстояние от модели до кромки опоки К принимается равным 1,2В. Размеры, А и В определяются по табл. 86, 87.
Рис. 197. Схема определения расстояния между моделью
истенками опоки при горизонтальной заливке:
Н– высота части отливки с минимальным расположением от стенки опоки; H1 – макси-
мальная высота отливки; А – расстояние между моделью, краем литниковой системы и бо- ковыми стенками опоки; Б – расстояние между отливкой и верхом опоки; В – расстояние между отливкой и низом опоки; t – расстояние от знака модели до шпон опоки; F – допус- тимая длина (ширина, диаметр) части модели, при которой за высоту в табл. 86, 87 прини- мается H1, при Р ≥ 50 мм за высоту принимать Н.
Рис. 198. Схема для определения расстояния между
моделью и стенками опок при вертикальной заливке
Расстояние между двумя моделями, формуемыми в одной опоке, при- нимается равным:
-при формовке в опоках с размерами 400×500 мм – 0,8-1,0 А;
-при формовке в опоках с размерами 700×800 мм – 1,1-1,2 А;
-при формовке в опоках с размерами 1200×900 мм – 1,3-1,5 А;
-при формовке в опоках с размерами 1200×1600, 1600×2000, 1600×2500 мм – 2,0-2,5 А.
317
Таблица 86
Расстояние моделей от стенки и ребер опок при ручной формовке, мм
Масса от- |
|
|
|
|
|
|
А при Н или Н1 |
|
|
|
|
|
Б |
В |
||
ливки, кг |
до |
26- |
51- |
101- |
151- |
201- |
401- |
601- |
|
801- |
1001- |
1201- |
1401- |
1601- |
|
|
|
50 |
50 |
100 |
150 |
200 |
400 |
600 |
800 |
|
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
|
|
до 5 |
30 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
35 |
40 |
6-10 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
40 |
50 |
11-25 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
50 |
60 |
26-50 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
70 |
80 |
51-100 |
40 |
50 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
70 |
|
80 |
80 |
- |
- |
- |
80 |
90 |
101-250 |
50 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
70 |
80 |
|
80 |
90 |
90 |
100 |
- |
90 |
100 |
251-500 |
60 |
60 |
70 |
70 |
80 |
80 |
90 |
90 |
|
90 |
100 |
100 |
130 |
- |
100 |
125 |
501-1000 |
- |
80 |
80 |
90 |
90 |
100 |
100 |
100 |
|
130 |
130 |
150 |
150 |
170 |
150 |
175 |
1001-2000 |
- |
90 |
100 |
100 |
100 |
130 |
130 |
130 |
|
150 |
150 |
150 |
170 |
180 |
175 |
200 |
2001-3000 |
- |
100 |
100 |
100 |
130 |
130 |
130 |
150 |
|
150 |
170 |
170 |
190 |
200 |
200 |
250 |
3001-4000 |
- |
100 |
130 |
130 |
150 |
150 |
150 |
170 |
|
170 |
190 |
190 |
200 |
200 |
225 |
275 |
4001-5000 |
- |
- |
130 |
150 |
150 |
150 |
180 |
180 |
|
180 |
200 |
200 |
230 |
230 |
250 |
300 |
5001-10000 |
- |
- |
175 |
200 |
200 |
220 |
220 |
240 |
|
240 |
260 |
260 |
280 |
280 |
300 |
350 |
318
Таблица 87
Расстояние моделей от стенки и ребер опок при машинной формовке, мм
Масса от- |
|
|
|
|
|
|
А при Н или Н1 |
|
|
|
|
|
Б |
В |
||
ливки, кг |
до |
26- |
51- |
101- |
151- |
201- |
401- |
601- |
|
801- |
1001- |
1201- |
1401- |
1601- |
|
|
|
50 |
50 |
100 |
150 |
200 |
400 |
600 |
800 |
|
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
|
|
до 5 |
20 |
30 |
30 |
30 |
40 |
40 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
35 |
40 |
6-10 |
30 |
30 |
30 |
40 |
40 |
40 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
40 |
50 |
11-25 |
30 |
30 |
30 |
40 |
40 |
40 |
- |
- |
|
- |
- |
- |
- |
- |
50 |
60 |
26-50 |
30 |
30 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
70 |
80 |
51-100 |
30 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
- |
- |
- |
- |
- |
80 |
90 |
101-250 |
40 |
40 |
40 |
50 |
50 |
50 |
60 |
60 |
|
60 |
70 |
70 |
80 |
- |
90 |
100 |
251-500 |
40 |
40 |
50 |
50 |
60 |
60 |
70 |
70 |
|
70 |
80 |
80 |
100 |
- |
100 |
125 |
501-1000 |
- |
60 |
60 |
70 |
70 |
80 |
80 |
80 |
|
100 |
100 |
120 |
120 |
- |
150 |
175 |
1001-2000 |
- |
70 |
80 |
80 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
120 |
120 |
120 |
140 |
- |
175 |
200 |
2001-3000 |
- |
80 |
80 |
80 |
100 |
100 |
100 |
120 |
|
120 |
140 |
140 |
160 |
- |
200 |
250 |
3001-4000 |
- |
80 |
100 |
100 |
120 |
120 |
120 |
140 |
|
140 |
160 |
160 |
180 |
- |
225 |
275 |
4001-5000 |
- |
- |
100 |
125 |
125 |
125 |
150 |
150 |
|
150 |
170 |
175 |
200 |
- |
250 |
300 |
319
Формы высотой более 1 м необходимо устанавливать в яму-кессон и дополнительно забивать формовочной смесью.
Расстояние между смежными моделями по мере увеличения высоты и протяженности сопрягаемых поверхностей необходимо увеличивать, особен- но в верхних полуформах, в целях удержания на весу выступающих болванов, образующихся между моделями.
Для изготовления форм могут использоваться цельнолитые опоки из стали, чугуна и легких цветных сплавов, сварные из проката и литых сталь- ных элементов и сборные из стальных и чугунных элементов.
Загрузка собранных форм, расчет груза. После изготовления полуформ осуществляют сборку формы и ее крепление. Крепление может производить- ся за счет наложения груза на верхнюю полуформу или применения специ- альных скоб. Для определения массы груза или расчета прочности скоб необ- ходимо знать усилия, действующие на верхнюю полуформу.
При заливке форм без стержней, например, типа плиты (рис. 199), воз- никающее от действия усилие на верхнюю полуформу (Рф) можно определить
из уравнения
Рф = Н × F × ρМе × q ,
где Н – высота столба металла от уровня в чаше до поверхности приложения силы, м; F – горизонтальная проекция поверхности приложения силы, м2; ρМе – плотность металла, кг/м3; q – ускорение свободного падения, м/с2.
Рис. 199.
Для определения усилия Ррасч, которое должно выдержать крепление опок за счет скоб или груза, из Рф необходимо вычесть усилие, создаваемое верхней полуформой, т.е.
Ррасч = q × (Н × F × ρМе − Q),
где Q – масса верхней полуформы, кг.
Масса груза М, необходимого для крепления полуформ, определится
как
320