Обозначения

Таблица 5

Механические свойства:
sв	- Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT	- Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5	- Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y	- Относительное сужение , [ % ]
KCU	- Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB	- Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства:
T	- Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E	- Модуль упругости первого рода , [МПа]
a	- Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o - T ) , [1/Град]
l	- Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r	- Плотность материала , [кг/м3]
C	- Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o - T ), [Дж/(кг·град)]
R	- Удельное электросопротивление, [Ом·м]

3. Разработка технологии получения литой заготовки

Основные этапы проектирования технологического процесса:

1. Выбор линии разъёма модели.

Отливка имеет сложную конфигурацию (см. эскиз детали) с характерными выступами в верхней части для фланцевого соединения корпуса с крышкой. Оптимальным решением, обусловленным конструктивной сложностью детали, будет один разъём по линии вертикальной оси симметрии. Отверстия для фланцевого соединения рационально выполнить механически.

2. Способ формовки.

Способ формовки определяется серийностью производства, для мелкосерийного производства применяется ручная формовка. В зависимости от конфигурации и размеров отливки оптимально использование приёмов формовки в двух горизонтальных опоках по разъёмной модели. Рёбра жесткости необходимо выполнить в форме вручную.

3. Выбор положения отливки в форме.

Наиболее ответственной частью корпуса задвижки является центральный трубопровод (Dу = 500 мм), имеющий два конца под приварку, поэтому целесообразно расположить отливку вертикально относительно оси симметрии для того, чтобы отливаемый трубопровод с рёбрами жёсткости находился в нижней центральной и боковых частях формы.

4. Модельная оснастка.

Для изготовления отливки необходим деревянный модельный комплект: модель, центральный стержень для формирования отверстия трубопровода, две вставки-стержня для формирования верхней и нижней технологических полостей и модельный ящик.

5. Назначение припусков на механическую обработку и усадку.

Отливка данной детали относится к III классу точности, так как выполняется в мелкосерийном производстве с использованием ручной формовки и деревянного модельного комплекта. Припуски на механическую обработку для III класса регламентируются для стального фасонного литья ГОСТ 2009-55 и назначаются в зависимости от материала отливки (сталь), наибольшего габаритного размера (1220 мм) и расположения обрабатываемой поверхности отливки в форме относительно разъёма (верх, низ, бок) (см. табл. 2). На все размеры отливки назначаются припуски на линейную усадку сплава (для стали 20Л – 2,2%).

Припуски на механическую обработку и на усадку отливок

Таблица 6

Размеры детали, мм	Припуск на мех. обработку, мм	Размер отливки, мм	Припуск на усадку, мм	Размеры, мм
				Модели	Стержня
Внешние размеры:
1220 1194 Ø650 Ø820 Ø975 Ø600 180 345	10+8 8+8 10+8 - - 8+8 - -	1238 1210 Ø668 Ø820 Ø975 Ø618 180 345	24,8 24,2 13,4 16,4 19,5 12,3 3,6 6,9	1262,8 1234,2 Ø681,4 Ø836,4 Ø994,5 Ø628,3 183,6 351,9	1234,2 183,6 351,9
Внутренние размеры:
Ø500 Ø730 Ø730	7+7 10+10 -	Ø486 Ø710 Ø730	9,7 14,2 14,6	Ø476,3 Ø695,8 Ø715,4	Ø476,3 Ø695,8 Ø715,4

6. Назначение формовочных уклонов.

Значения формовочных уклонов на наружных поверхностях модели регламентируются ГОСТ 3212-57. Ввиду достаточно больших линейных и диаметральных размеров отливки и цилиндрической формы частей формовочные уклоны не назначаются.

7. Определение формы и размеров стержневых знаков.

Для установки стержня и его ориентировки при сборке необходимы стержневые знаки, которые формируют необходимые полости в форме. Размеры стержневых знаков регламентируются ГОСТ 3606-57 (см. табл. 3).

Размеры стержневых знаков

Таблица 7

Длина стержня, мм	Диаметр, мм	Расположение относительно разъёма	Длина стержневого знака, мм		Уклон
			Нижний	Верхний	Нижний	Верхний
1234,2 183,6 351,9	Ø476,3 Ø715,4 Ø695,8	В Г Г	130 140 140	80 140 140	-	-

8. Выбор формовочной и стержневых смесей, изготовление стержней.

Для приготовления формы используется облицовочная и наполнительная смеси, основными формовочными материалами которых являются кварцевый песок и каолиновая глина. Для предотвращения пригара и улучшения чистоты поверхности отливки необходимо использовать припылы (противопригарные материалы) – смесь оксида магния и огнеупорной глины.

В качестве стержневой смеси необходимо использовать песчано-глинистую смесь с отвердением стержней тепловой сушкой в нагреваемой оснастке при температуре 175–325 °С. Для более высокой газопроницаемости в стержне необходимо сделать вентиляционные каналы. Также предусматривается при изготовлении стержней использовать арматурные каркасы из стальной проволоки для достижения большой прочности.

9. Расчёт литниковой системы.

Литниковой системой называется совокупность каналов в литейной форме, подводящих расплавленный металл, улавливающих шлак и неметаллические включения, а также питающих отливку в процессе её кристаллизации. Элементами такой системы являются:

1. воронка (чаша), служащая для приёма расплавленного металла;

2. фильтрованная сетка, предназначенная для удержания шлака;

3. стояк, представляющий собой вертикальный канал в форме;

4. шлакоуловитель, представляющий собой горизонтальный канал трапецевидной формы и служащий для улавливания шлака и различных включений, а также для распределения жидкого металла в литейной форме;

5. питатель, представляющий собой горизонтальный канал, непосредственно подводящий металл в полость.

Воронка, стояк и шлакоуловитель располагаются в верхней опоке (выше разъёма), а питатель – в нижней. Для питания отливки расплавленным металлом при её кристаллизации служат прибыли, представляющие собой массивные объёмы (каналы, полости). Литник (затвердевшая после отливки литниковая система) и прибыль являются отходом литейного производства.

Методика расчёта литниковой системы.

Площадь питателя определяется по зависимости:

см²,

где  – плотность металла (сталь),  = 9,8510³ кг/м³;

 – время заливки,  = 9 с;

 – коэффициент истечения,  = 0,5;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

H – средний напор (высота), H = 1,2 м;

Q – масса отливки и прибыли, Q = 1800 кг.

Площади поперечных сечений питателя F_ПИТ, шлакоуловителя F_ШЛ и стояка F_СТ выбираются из соотношений для стального литья

F_ПИТ:F_ШЛ:F_СТ = 1:1,3:1,6 = 84,1:109,4:134,6.

10. Сборка и заливка литейной формы.

Опоки после извлечения из них модели и установки стержней, совмещаются по направляющим штырям. Во избежание подъёма и смещения верхней опоки относительно нижней их скрепляют болтами. Заливка формы производится из разливочного ковша. После охлаждения форма разрушается, отливка очищается от пригоревшей формовочной смеси, отламывается или отпиливается литник, разрушается стержень. После дополнительной очистки и необходимого контроля отливка поступает на термическую и механическую обработку.