Определение размеров и конструкции опок

При выборе размеров опок следует учитывать, что использование чрезмерно больших опок влечет за собой увеличение затрат труда на уплотнение формовочной смеси, нецелесообразный расход смеси, а использование очень маленьких опок может вызвать брак отливок вследствии продавливания металлом низа формы, ухода металла по разъему и.т.п.

Для изготовления данной отливки сконструированы и изготовлены ручные сварные опоки следующих размеров: длина - 1000 мм, ширина - 250 мм, высота - 200 мм. Для уменьшения расхода смеси и обеспечения необходимого гидростатического напора металла применяются наращалки высотой 100 мм.

Проектирование и расчет литниково-питающей системы

Литниково-питающая система - это система каналов для подвода жидкого металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения подпитки отливки при затвердевании [29].

Литниковую систему подводим по разъему формы. Условия заполнения формы металлом за определенное время t_опт.

,

(2-1)

где k - поправочный коэффициент (1.8¸2.0);

d - средняя или преобладающая толщина отливки, мм;

G - масса отливки, кг;

сек.

Литниковая система сужающаяся. Площадь сечения в самом узком месте = площади питателя.

(2-2)

где m - коэффициент заполнения, m = 0.5;

H_ср - расчетный напор, см;

r - плотность отливки, r = 7700 кг/м³;

g - ускорение свободного падения g = 9.8 м/с²;

,

(2-3)

где H_ст = h_оп+h_нар = 85+45 = 130 мм;

h_о - высота отливки в верхней полуформе 59 мм;

мм = 12.26 см.

см².

Расчет стояка и шлакоуловителя производим из соотношения:

F_п:F_ш:F_ст= 1:1.1:1.5

соответственно сечения будут

F_п = 5 см²

F_ш = 5.5 см²

F_ст = 7.5 см²

т.к. питание отливки мы производим 2 питателями следовательно F_п = 2.5 см².

Окончательно принимаем площади сечений и по таблицам находим геометрические размеры:

F_п = 5 см²; а = 16 мм; в = 13 мм; h = 16мм;

F_ш = 5.5 см²; а = 24 мм; в = 20 мм; h = 26мм;

F_ст = 7.5 см²; d_ст = 30.9 мм

Для заливки металла используют нормализованные воронки (Рис. 2 -7), размеры которых выбирают в зависимости от диаметра стояка и с учетом обеспечения нормальной заливки формы.

D_в = 30.9×3 = 90 мм.

H_в = 90 мм.

Рис.2-7.

т.к. данная отливка делается из чугуна, а прибыли на чугунные отливки не ставятся (т.к. у чугуна усадка самая минимальная), значит я прибыли на данную отливку не проектирую.

Определение температуры расплава при заливке в форму

Для обеспечения хорошей заполняемости формы и получения качественных отливок необходимо выдерживать определенную температуру заливаемого расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера отливки [29].

Температура металла необходимая для заливки форм при получении данной отливки составляет при выпуске и индукционной печи 1410 °С - 1420 °С, при заливке в форму 1330 °С.

Продолжительность охлаждения отливок в форме

Регламентирование времени охлаждения отливок в формах диктуется необходимостью обеспечения полного затвердевания расплава, исключения образования некоторых усадочных дефектов, получения требуемой структуры металла отливок. Последнее весьма важно для чугунов, структура которых в большой степени зависит от скорости кристаллизации.

Расчет времени затвердевания отливки в форме произведен с помощью программы FOUNDRY (автор Дубовой В.В.)

Исходные данные формы:

T_ф(°C) = 20

b_ф(ккал) = 17

Исходные данные материала:

C₁(ккал/кг) = 0.120

C₁^’(ккал/кг) = 0.200

Y₁(кг/м³) = 7000

p₁(ккал/кг) = 64

T_зал(°C) = 1420

T_лик(°C) = 1200

T_сол(°C) = 1150

T_кр(°C) = Ѕ T_лик+T_сол= 1175

Толщина стенки отливки (мм) d=20

Расчет ведем базируясь на [29].

Время отвода теплоты перегрева [33]:

,

(2-3)

где мм

t₂= 1.18 мин.

Время затвердевания отливки [33]:

,

(2-4)

t₃ = 2.97 мин.

Средняя скорость затвердевания отливки [33]:

мм/мин,

(2-5)

Время охлаждения отливки [33]:

,

(2-6)

t₄ = 13.92 мин.

Общее время отливки в форме [33]:

t_в = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ = 18.07 мин.

Однако по эмпирической формуле [29] ,

где К - коэффициент, зависящий от конфигурации отливки и толщины ее стенки;

G - масса отливки, т.,

время выдержки составляет 4.97 ч., что более соответствует реальности, следовательно расчеты приведенные в [33] неверны.