Определение габаритов опок.

Они определяются габаритами формуемой модели, числом моделей в одной опоке, размерами стержневых знаков и др.

Выбор опок должен удовлетворять следующему условию  толщина слоя формовочной смеси вокруг отливки должна быть такой, чтобы при заливке от статического и динамического давления металла не произошло разрушение и деформация формы.

Типы и основные размеры литейных опок установлены ГОСТ 2133-75.

Минимальные внутренние размеры опок получаются, если к габаритным размерам модели с литниковой системой прибавить некоторые расстояния. Расстояние "а" от тела отливки или модели до края опоки берется для мелких опок 5…30 мм, средних  60…100 мм, крупных  100…150 мм. Расстояние "б" от модели до нижней полости формы берется для мелких опок 6…40 мм, для средних  60…120 мм, крупных  100…150 мм; от стержневых знаков принимается 40…120 мм. Расстояние "в" от модели до верхней плоскости формы берется для мелких опок 50…60 мм, средних  60…120 мм, крупных  100…160 мм.

Определение размеров литейной формы.

Размеры отливки по сравнению с размерами рабочей полости литейной формы уменьшаются на величину линейной усадки сплава. Поэтому рабочая полость кокиля или размеры модели для изготовления разовой песчано-глинистой формы должны иметь размеры, которые больше размеров отливки на величину усадки.

Например, усадка алюминиевых сплавов  1,0 %; магниевых  1,4 %; медных  1,6 %; серого чугуна  1 %; углеродистых сталей  2 %; высоколегированных сталей  2,4 %.

Контроль качества отливок.

К основным способам контроля отливок относятся следующие:

• наружный осмотр (выявляются наружные дефекты отливки);

• выявление внутренних дефектов  трещин, раковин и т. п., размеры и глубину их залегания радиографическими (рентгеноскопия, гамма-дефектоскопия) и ультразвуковыми методами;

• контроль размеров отливок;

• испытание механических свойств (на отдельно отлитых либо прилитых образцах) на растяжение, при изгибе, проверка твердости, микроструктуры;

• контроль химического состава металла.

Основными видами дефектов отливок, установленных ГОСТ 19200-80 5, являются следующие:

1. несоответствие по геометрии:

а) недолив – дефект в виде неполного образования отливки вследствие не заполнения полости литейной формы металлом при заливке;

б) перекос – дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке и сборке;

в) коробление – дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели, и др.;

2. дефекты поверхности:

а) пригар – дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его окислами;

б) поверхностное повреждение – дефект в виде искажения поверхности, возникшего при выбивке отливки из формы, очистке и транспортировании;

в) газовая шероховатость – дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма, и др.;

3) несплошности в теле отливки:

а) горячая трещина – дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникшего в интервале температур затвердевания;

б) холодная трещина – дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия;

в) газовая раковина  дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами;

г) усадочная раковина  дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла;

д) усадочная пористость – дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки, и др.;

4) включения:

а) металлическое включение – дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой;

б) неметаллическое включение – дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла, и др.

5) несоответствия по структуре:

а) ликвация – дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании и др.

Основные способы исправления дефектов в отливках:

• устранение пористости отливок достигается пропитыванием специальными составами (чугунные оливки  жидким стеклом с нашатырем, отливки из цветных сплавов  бакелитовым лаком);

• исправления дефектов на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины и т. п.) осуществляют газовой и электрической сварками;

• декоративное исправление мелких поверхностных раковин осуществляют применением замазки на основе эпоксидной смолы или мастики, а также используют металлизацию.

Оценка эффективности способа изготовления заготовки.

Выбор конкретного способа технологического процесса изготовления заготовки начинается на этапе ее проектирования и является важной задачей, предопределяющей работоспособность и стоимость создаваемой машины. Часто одну и ту же заготовку можно изготовить не только различными технологическими процессами  литьем, давлением и др., но и различными способами одной технологии.

В настоящее время главным требованием к выбору способа изготовления заготовки является возможность максимального приближения ее геометрии к размерам детали. При автоматизированной механической обработке заготовок необходимо обеспечить оптимальные припуски, назначаемые из условий рациональности технологического процесса механической обработки. Известно, что наибольшая доля затрат, составляющих до 60 % себестоимости детали, приходится на оплату материалов. В связи с этим, снижение металлоемкости  основной путь к снижению себестоимости детали. Уменьшение расхода материала можно достичь выбором оптимальной конструкции детали и применением прогрессивных способов изготовления заготовок.

Разработка оптимальной конструкции детали относится к конструктивному фактору, а выбор способа изготовления  к технологическому фактору. Оценку оптимальности конструкции детали и прогрессивности примененного способа изготовления заготовки можно провести с помощью следующих показателей:

- коэффициента выхода годного (КВГ);

- коэффициента массовой точности (КМТ);

- коэффициента использования металла (КИМ).

Коэффициент выхода годного определяют из отношения массы заготовки М_з к массе исходного металла М_и.м, т. е.

КВГ = М_з / М_и.м ,

В литых заготовках массу М_з принимают без литниковой системы, прибылей, выпоров, безвозвратных потерь (потерь на угар составляет до 1 % массы исходного металла; разбрызгивание  до 1…3 % от массы исходного металла), т. е. массу отливки отправляемой в механический цех. В качестве массы исходного материала при литье может быть масса жидкого металла, заливаемого в форму. Таким образом, КВГ характеризует использование металла в заготовительном производстве, т. е. эффективность применяемых технологий изготовления заготовок.

Коэффициент массовой точности КМТ определяют из отношения массы готовой детали М_д к массе заготовки М_з, т. е.

КМТ = М_д / М_з.

Этот коэффициент характеризует степень приближения размеров заготовки к размерам детали. По нему можно оценить в процентах количество снимаемой стружки. По коэффициенту КМТ оценивают рентабельность принятой заготовки, потому что он зависит как от массы и конструкции детали, так и от массы и конструкции заготовки.

Коэффициент использования металла КИМ определяют из отношения массы детали М_д к массе исходного металла М_и.м, т. е.

КИМ = М_д / М_и.м.

Этот коэффициент характеризует использование металла на всех этапах передела от его выплавки до получения готовой детали (включая металлургический передел) или на отдельном этапе передела металла, например от отливки до готовой детали (машиностроительный передел).

Таким образом, выбор заготовки  это процесс решения технико-экономической задачи по выявлению самой низкой себестоимости ее изготовления по сравниваемым способам, а себестоимость изготовления заготовки  показатель качества технологической подготовки.

Правила техники безопасности

1. Соблюдать все меры безопасности при монтаже опоки и заливки жидкого металла.

2. При заливке жидкого металла применять теплостойкие перчатки.

3. Сразу после затвердевания отливки запрещается ее брать в руки без перчаток, чтобы не получить термического ожога кожи.

4. Очистку отливки от формовочной смеси следует производить с применением щетки, осторожно так, чтобы песчинки не попадали в глаза.

Порядок выполнения работы

1. Изучить последовательность изготовления песчаных форм по разъемным моделям.

2. Произвести ручную формовку по разъемной модели в двух опоках, установить стержни, собрать форму, подготовить ее к заливке металлом.

3. После затвердевания залитого металла и охлаждения выбить отливку, подвергнуть очистке и произвести контроль качества.

4. В соответствии с вариантом (табл. 1) разработать эскиз отливки с литейно-модельными указаниями и произвести расчеты литниковой питающей системы, габаритов опок и размеров литейной формы.

5. Оформить отчет о выполнении лабораторной работы на листах формата А4. Эскизы отливки с литейно-модельными указаниями и литейной формы выполнить на карте эскизов КЭ в соответствии требованиями 6, 7.