Производство заготовок. Литье. Серия учебных пособий. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок)

При длительной остановке печей газопроводы должны отключаться с установкой заглушки после запорного устройства, а продувочные свечи после отключения газопровода должны оставаться в открытом положении. Заглушки должны иметь выступающие за пределы фланцев хвостовики.

При авариях или пожаре в цехе подача в цех газа должна быть немедленно прекращена. Нагружать газопроводы всякого рода тяжестями, а также использовать их в качестве опорных конструкций запрещено. Запрещается также использовать газопроводы в качестве заземления.

6.2 Требования к устройству и установке электропечей

Все аппараты и приборы на печах следует располагать таким образом, чтобы было обеспечено безопасное обслуживание и чтобы возникающие в аппаратах при их эксплуатации искры или электрические дуги не могли причинить вреда обслуживающему персоналу, вызвать короткое замыкание или замыкание на землю. От открытых частей, находящихся под напряжением, до ограждения должны быть обеспечены расстояния: не менее 100 мм при сетках и 50 мм при сплошных съемных ограждениях.

Электрические аппараты (пускатели, контакторы и т. д.) и пирометрические приборы рекомендуется устанавливать на раздельных щитах. Не допускается прокладка в одной трубе проводов пирометрических цепей с проводами электропитания.

Необходимо полностью исключить возможность случайного прикосновения обслуживающего персонала к нагревательным элементам, находящимся под напряжением выше 36 В. С этой целью применяют блокировки, отключающие печи от сети при открывании их окон.

Указанные требования распространяются на печи, работающие при напряжении до 1 кВ. К печам, работающим при напряжении выше 1 кВ, предъявляются более жесткие требования, оговариваемые в правилах эксплуатации электроустановок. В печах с принудительной циркуляцией рабочей атмосферы, в которых не исключается выброс горячего газа через открытый проем печи, должна быть предусмотрена блокировка, отключающая питание электродвигателей печных вентиляторов, обеспечивающих циркуляцию печной атмосферы перед открытием заслонки или крышки.

В печах с механизированным подъемом и опусканием заслонок должна

быть исключена возможность самопроизвольного опускания заслонок при отключении или поломке механизма. Устройства, создающие пламенные завесы, а также продувочные свечи и отверстия печей должны быть оборудованы запальниками, обеспечивающими воспламенение выходящих газов.

Электрическое сопротивление между электронагревателями и корпусом холодной печи с просушенной футеровкой должно быть не менее 0,5 МОм.

Дополнительные требования к индукционным печам: электрическое сопротивление изоляции между индуктором и корпусом печи должно быть не менее значения, полученного из расчета 1 кОм на 1 В номинального напряжения индуктора. Сопротивление изоляции между отдельными частями кожуха печи, а также между всеми стяжными болтами и кожухом должно быть не менее 0,5 МОм.

6.3 Противопожарные мероприятия

Правила пожарной безопасности при работе с газовыми и электрическими печами в каждом конкретном случае предусматривают порядок проведения работ, исключающий возникновение пожара. Наибольшую опасность в пожарном отношении представляют газовые печи. Очень опасны выплески масла из закалочных баков, приводящие к тому, что разлившееся масло, как правило, имеющее высокую температуру, загорается на большой площади.

Противопожарные мероприятия в основном сводятся к профилактическим мерам: поддержание в исправном состоянии газопроводов и газового оборудования, системы маслопроводов и закалочных баков, системы гидропривода, исключающее течь масла в гидроцилиндрах и трубопроводах; поддержание в порядке систем электрического нагрева, предотвращение выплесков и утечек жидкого металла и шлака и т. д.

В цехах предприятия должны быть установлены противопожарные посты, где должен находиться противопожарный инвентарь (ломы, топоры, лопаты, багры, ведра) и средства тушения пожара (огнетушители, ящики с сухим песком).

7 Проектирование отливки и элементов литейной формы

7.1 Основы конструирования литых заготовок

Взависимости от массы, отливки подразделяют на 4 весовые группы:

-мелкие — до 100 кг,

-средние - от 101 до 1000 кг,

-крупные - от 1001 до 5000 кг,

-очень крупные - свыше 5001 кг.

По назначению отливки подразделяют на: неответственные, ответственные и особо ответственные. Последние эксплуатируют в условиях динамических и знакопеременных нагрузок и их испытывают на прочность. Ответственные отливки работают в режиме статических нагрузок и трения скольжения. Неответственные отливки не рассчитывают на прочность. Размеры таких отливок определяются конструкционными и технологическими требованиями.

Серийность (годовой выпуск заготовок одного наименования) определяется группой производства, массой отливки и составляет: от 300 шт. для мелких отливок единичного производства, до 3000 шт. – мелкосерийного, до 35000 шт. - серийного, до 200000 шт. —крупносерийного и свыше 200000 шт. для массового производства. Для очень крупных отливок их число составляет - соответственно 10, 50, 150, 1000 и свыше 1000 шт.

Разработка литейной технологии (составление технической документации, чертежей, технологических карт, эскизов и т.д.) должна базироваться на современном уровне техники и технологии и выполняется в соответствии сдействующей нормативно-технической документацией.

ГОСТ 3.1125-88 (разъем формы, величина припусков на механическую обработку, границы стержней, вывод газов, места подрезки).

ГОСТ 3212-92 (формовочные уклоны), ГОСТ 26645-85 (класс точности изготовления отливок).

Основными этапами проектирования литейного процесса являются:

-анализ на литейную технологичность конструкции заготовки и заданных технических условий;

-выбор вида литейной формы и способа формовки, установление плоскости разъема формы;

-установление числа и границ стержней;

-конструкции и размеров литниковой системы;

-выбор и установка места подвода расплава;

-назначение припусков, литейных уклонов и радиусов закругления;

-выбор формовочных и стержневых смесей;

-выбориконструированиемерительныхприспособлений;

-выбор модельного комплекса;

-назначение группы сложности отливок;

-расчет и установление данных для нормирования работ.

7.2 Элементы литейной формы

Разработка отливки, являющейся исходной заготовкой для последующей механической обработки, предшествует проектирование элементов литейной формы (ЭЛФ).

ЭЛФ используются также при последующем проектировании технологии изготовления заготовки и чертежей модельной и другой оснастки. Чертеж ЭЛФ выполняется на одной из копий чертежа готовой детали.

На чертеже ЭЛФ показываются:

1)линии разъема моделей и литейной формы во всех необходимых проекциях. Над линией разъема, выполняемой в виде сплошной линии, дается надпись разъем модели, формы (РМФ). Плоскость разъема моделей и формы должна обеспечить наименьшую трудоемкость изготовления моделей и формы, беспрепятственное удаление модели из формы (или отливки из постоянной формы), точность геометрических размеров отливки и снижение затрат на очистку и дальнейшую обработку отливки. При этом части модели, которые при её извлечении могут разрушить форму, делают отъемными. Отъемные части удаляют из формы после извлечения модели;

2)положение отливки в форме при заливке. Оно, в свою очередь, зависит от требований, предъявляемых к плотности и шероховатости отдельных элементов отливки и т.д. Чтобы обеспечить направленную кристаллизацию металла, наиболее массивные части отливки располагают вверху (рисунок 65), ответственные поверхности – внизу или вертикально. Положение отливки отмечают стрелками и буквами (В - верх и Н -низ) возле этих стрелок, перпендикулярно концу линии разъема (рисунок 66);

D1, D2, D3 – толщина стенки отливки; 1 – прибыли

Рисунок 65 – Конструкция литой детали, обеспечивающей направленное затвердение отливки

3)поверхности, на которые назначается припуск на механическую обработку. Величина припуска на механическую обработку указывается цифрой перед обозначением шероховатости;

4)контур литников и прибылей;

5)напуски отливок, к которым относятся не отливаемые отверстия и другие полости, местные и дополнительные утолщения, формовочные уклоны, усадочные рёбра, технологические приливы

а) не выполняемые отверстия зачёркивают сплошной тонкой линией; б) утолщения вводятся для упрочнения модельной оснастки, а также для

стенок и рёбер не укладывающиеся в минимальные толщины, на чертеже они изображаются так же, как и припуск;

в) технологические приливы, усадочные рёбра и формовочные уклоны изображаются сплошной основной линией.

6)стержни и способы их фиксации. Число и границы стержней определяются формой полости. Всем стержням присваиваются номера в порядке установки их в форму (рисунок 66). Зазоры между знаками формы и стержней указываются только в случае отклонения от рекомендуемых стандартов. В том случае, когда нельзя разместить знаки, или в случае, если расстояние между знаками велико для устойчивого расположения стержней, для фиксации последних используются жеребейки (рисунок 66).

А

1

В

РМФ

Н

3

А

2

1 – прибыли; 2 – литниковая система; 3 – отливка; ст – стержень (например, ст.1 – стержень № 1)

Рисунок 66 – Чертёж элементов литейной формы

Для случая, когда чертеж ЭЛФ не дублируется, применяются цветные изображения информации:

а) красные - контур припуска, литников, прибылей, выпоров; б) синие - контуры стержней и знаков, а также линии разъема.

7.3 Чертеж отливки

Чертеж отливки разрабатывается на основе чертежа готовой детали и ЭЛФ и он служит связующим документом между литейным и механическим цехом, являясь для первого чертежом готового изделия, а для второго – чертежом исходной заготовки. Поэтому в производственных условиях чертеж исходной заготовки представляет собой результат совместной работы технологов литейного и механических цехов. При разработке чертежей отливок сложных, особо ответственных деталей к этой работе привлекается конструктор основного производства. Однако ведущим разработчиком чертежа является технолог механического цеха. Правила выполнения чертежа регламентированы стандартом /5/, а разработка отливки ГОСТ 26645 – 85 /6/.

В основной надписи чертежа за шифром детали пишут слово "отливка". Для разовых заказов или мелкосерийного производства разрешается совмещать чертеж отливки с чертежом ЭЛФ. Для серийного и массового производств оформляется отдельный чертеж литой заготовки (рисунок 67).

Рисунок 67 – Совмещение вида отливки и детали (к назначению припусков на механическую обработку и формовочных уклонов)

На этом чертеже контур обрабатываемых поверхностей, а также отверстия, впадины и выточки, не выполняемые в литье, вычерчиваются сплошной тонкой линией.

При вычерчивании контура отливки, выполняемого сплошной контурной линией, учитываются все припуски и уклоны, указываются их величины, а также размеры отливки с предельными отклонениями.

Остатки питателей, стяжек и прибылей, если они не удаляются полностью в литейном цехе, изображаются на чертеже отливки. Линия удаления должна соответствовать способу отрезки: при отрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т.д. она выполняется сплошной тонкой линией, при огневой резке или обламывании – сплошной волнистой линией.

Усадочные ребра и технологические приливы, не удаляемые в литейном цехе, изображаются полностью сплошной основной линией.

На чертеже отливки на всех базовых поверхностях обязательно указывают исходные базы (знаком ). Размеры отливки привязывают к этим поверхностям.

Исходная база заготовки является черновой базой для первых операций механической обработки. Обычно отливки представляют собой сложную пространственную систему, поэтому черновая база должна однозначно определить положение отливки в выбранной системе координат обработки и лишить заготовку всех шести степеней свободы (заготовка не должна иметь сдвига и вращения относительно трех координатных осей технологической оснастки).

Выбранная черновая база должна обеспечивать в возможной степени равномерное снятие припуска при последующей обработке поверхностей, а также наиболее точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей детали.

Для этой цели черновые базовые поверхности должны быть по возможности гладкими, не иметь литейных (формовочных) уклонов; на них не следует размещать литники, прибыли, плоскости разъема литейных форм. Наиболее оптимальное решение достигается в случае, если в качестве исходных баз выбираются необрабатываемые поверхности, с которыми другие, обрабатываемые поверхности, связаны точной размерной связью.

Шероховатость и глубина поверхностного слоя, т.е. слоя с измененными физико-химическими свойствами, может быть определена по таблице 7.

Таблица 7 – Шероховатость и глубина поверхностного слоя литых заготовок, мкм

			Чугун		Сталь	Цветные металлы
	Способ литья					и сплавы
		шерохов	глубина	шерохо	глубина	шерохо	глубина
		атость,	поверх.	ватость,	поверх.	ватость,	поверх.
		RZ	слоя, T	RZ	слоя, T	RZ	слоя, T
	В песчаные формы по	320 и	500	320 и	500	320 и	500
	деревянным моделям	грубее		грубее		грубее
	В песчаные формы по	320–160	500	300	300	320–160	200
	металлическим моделям
	В кокиль	320–160	300	320-160	200	160–80	100
	В оболочковые формы	80–40	260	160–80	160	80–40	100
	Под давлением	—	—	—	—	80–40	100
	По выплавляемым	80–40	170	80–40	100	40–20	60
	моделям

Примечание - При нагреве для термообработки в нормальной атмосфере глубина поверхностного слоя для чугуна и стали увеличивают в 1,5-2 раза.

В студенческих работах разрешается в целях сокращения времени на ее оформление выполнять чертежи отливки для всех типов производства совмещенными с чертежом ЭЛФ и использовать чертеж готовой детали согласно первого задания.

Для сокращения объема работ по чертежу ЭЛФ разрешается не указывать:

а) контуры литников и прибылей, ограничившись указанием линий их удаления;

б) усадочные ребра; в) номера и способы фиксации стержней, ограничившись лишь указанием

контура отливки, получаемого с помощью стержней.

Список использованных источников

1. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. Справочник молодого литейщика - М.: Высшая школа, 1991 – 319 с.

2.Афонькин М.Г., Магницкая М.В. Производство заготовок в машиностроении. – Ленинград: Машиностроение, 1987. - 256 с.

3.Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1996. – 156с.

4.Беккер М.К. Литье под давлением. - М.: Высшая школа, 1985.- 184 с.

5.ГОСТ 2.308-79. ЕСТД. Указание на чертежах допусков. Допустимые отклонения размеров. - Введ. 01.01.80 – М.: Издательство стандартов, 1988.– 19с

6.ГОСТ 26645-85 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припусков на механическую обработку. - Введ. 01.01.80 – М.: Издательство стандартов, 1989. 55с.

7.ГОСТ 3.112588. ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок. – Вед. 01. 01.89 – М.: Издательство стандартов, 1988. - 10 с.

8.ГОСТ 3.1201-85. ЕСТД. Оформление, обозначение технической документации. Технологическая документация на отливки. - Введ. 01.07.86 – М.: Издательство стандартов, 1985. - 10 с.

9.ГОСТ 3212-92. Уклоны формовочные. - Введ. 01.07.80 – М.: Издательство

стандартов, 1985. - 10 с.

10.Захаров Б.В., Берсенева В.Н. Прогрессивные технологические процессы и оборудование при термической обработке металлов. – Москва: Высшая школа, 1988г. – 71 с.

11.Килов А.С. Обработка материалов давлением в промышленности – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2003 – 267 с.

12. Килов А.С, Вольнов С.В., Килов К.А.. Производство заготовок. Объемная штамповка – Оренбург.: ГОУ ОГУ, 2004 – 155 с.

13.А.с. № 1528601, МПК В 21 D 28/14. Способ изготовления выплавляемой модели. / А.С Килов. (СССР). - № 3853363 / 31-27. Заяв..11.02.85. Опубл.15.10.1987, БИ №38.

14.А.с. №1528600, МПК В 21 D 28/14. Способ изготовления деревянной модели. / А.С Килов. (СССР). - № 3853363 / 31-27. Заяв..11.02.85. Опубл.15.10.1987, БИ №38.

15.Кнорозов Б.В., Усова А.Ф., Третьяков А.В. и др. Технология металлов и материаловедение.. М.:Металлургия. 1987г. 800 с.

16.Литейное производство /Под ред. И.Б.Куманина. – М.: Машиностроение, 1971. – 319 с.

17.Материаловедение. /Под общ. редакцией Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 648 с.

18.Охрименко Я.М., Смирнова Ю.В., Юхтанов Д.В. Защитно-смазочные покрытия и смазочно-охлождающие жидкости. – М.: Машиностроение, 1983. – 64 с.

19.Панов А.А., Аникин В.В. и др. Обработка металлов резанием: Справочник технолога.- М.: Машиностроение, 1988.

20.Патент РФ № 2207929 Модель кристаллической решетки. МПК G 09 B 23/26 / В.А. Бондаренко, А.С. Килов, О.А. Килова (RU) Заявка № 2001132453/12...

Приор.29.11.2001. опбл. 09.09.2003.

21.Смазочно-охлаждающие технологические средства: Справочник. /Под общей редакцией проф. С.Г. Энтелиса, канд. техн. наук Э.М. Берлинера. - М.: Машиностроение, 1975. – 496 с.

22.Справочник технолога-машиностроителя / Под ред. А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. – T.1. – 656 с.

23.Технология конструкционных материалов / Под ред. А.М. Дальского - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

24.Технология металлов и сварки /Под общ. ред. П.И.Полухина. М.: Машиностроение. 1984. - 464 с.

25.Установки индукционного нагрева. /Под редакцией А.Е. Слухоцкого. – Ленинград: Энергоиздат, 1981. - 328 с.