2.15. Основы проектирования технологии изготовления отливки

1. Проектирование начинают с изучения чертежа и технических требований к детали. Для полного представления необходимо также ознакомиться с условиями работы детали в машине (подвергается ли трению, коррозии знакопеременным и ударным нагрузкам и т.п.). Из анализа этих данных, а также технологичности изготовления детали литьем и серийности производства определяют рациональный метод её изготовления, т.е. вид формы (песчано-глинистая, оболочковая, металлическая и т.п.). При этом используют сведения предыдущих параграфов, справочников и таблиц 1 и 2.

2. Определяют поверхности, обрабатываемые на первой, второй и т.п. операциях механической обработки отливки, и базовые поверхности, от которых будет производиться обработка.

3. Выбирают и обосновывают положение отливки в форме при заливке и формовке, а также поверхность разъема формы и модели.

4. Разрабатывают эскиз литейной формы или чертеж её элементов по ГОСТ 3.1125-88. Они необходимы для определения: количества отливок в форме; расстояния между отливками, а также от отливки до периферии формы (стенки опоки); размеров формы и опоки (длины, широты, высоты); количества стержней и их разъема; размеров и конфигурации знаков стержней; зазоров между формой и знаками стержней; формовочных уклонов стержней и формы; уточнения баз механической обработки; вентиляции формы и стержней; вида литниковой системы, мест подвода литников к отливке; мест расположения прибылей, выпоров, холодильников; способа сборки формы и её заливки; обеспечения направленной кристаллизации и, по возможности, свободной усадки. Выбирают также способ уплотнения и вид формовочной смеси (при разовых формах), а также способ изготовления стержней.

Чертеж элементов литейной формы выполняется на карте эскизов или учтенной копии чертежа детали преимущественно в единичном и мелкосерийном производствах.

Эскиз литейной формы является основой для разработки чертежей отливки и формы в сборе, преимущественно в массовом и крупносерийном производствах, выполняется на карте эскизов, схем и наладок или на миллиметровой бумаге.

5. Руководствуясь эскизом литейной формы, в массовом и крупносерийном производстве разрабатывают чертеж отливки: на карте эскизов или учтенной копии чертежа детали назначают припуски на механическую обработку; формовочные уклоны; галтели и радиусы закруглений; усадку сплава в процентах; составляют технические требования на отливку. При этом пользуются ГОСТами 2.103-68*; 3.1102-81; 3.1125-88; 3212-92. В мелкосерийном и единичном производстве чертеж отливки не разрабатывают отдельно, т.к. все данные о ней имеются на чертеже элементов литейной формы.

В массовом и крупносерийном производстве разрабатывают чертеж литейной формы (особенно для сложных отливок), уточняя и дополняя данные эскиза.

В любом случае: 1) рассчитывают параметры литниково-питающей системы (скорость и время заливки, размеры элементов литниковой системы, прибылей); 2) рассчитывают нагрузку на форму перед заливкой или запирающее усилие кокиля, пресс-формы с учетом гидравлического удара; 3) рассчитывают необходимую прочность формы (или смеси), исходя из удельного давления металла и его динамического воздействия на стенки формы; 4) определяют необходимую температуру перегрева металла в печи, начала и окончания заливки; 5) рассчитывают оптимальную вместимость заливочного ковша; 6) рассчитывают продолжительность кристаллизации и охлаждения отливки в форме. Здесь возможно уточнение размеров формы (толщины её стенок); 7) выбирают окончательно формовочное оборудование, машины кокильные, для литья под давлением и т.п.; 8) при машинной формовке рассчитывают высоту наполнительной рамки; усилие прессования, количество встряхиваний, диаметры прессового и встряхивающего поршня формовочной машины.

7. По чертежам отливки и формы в сборе или по чертежу элементов литейной формы разрабатывают чертежи модели (монтажа модели на модельной плите), стержневого ящика, шаблонов, кондукторов и т.п.

При выполнении проекта стержневого ящика выбирают стержневую машину (автомат), определяют количество стержней в ящике; при пескодувном процессе рассчитывают сечение вдувных и вентиляционных отверстий, а также усилие запирания ящика в момент надува.

8. Имея чертежи отливки, формы в сборе и оснастки, можно аналитически уточнить припуски на механическую обработку и класс точности отливки, рассчитав методом размерных цепей допустимые отклонения по размерам и массе. Здесь учитывают погрешности, возникающие: а) при установке стержней в форму; б) при соединении частей формы; в) вследствие износа моделей; г) вследствие деформации формы при удалении модели; д) под влиянием металлостатического напора и усадки отливки при её затвердевании и охлаждении; е) вследствие коробления отливок при литье и термообработке; ж) вследствие неточностей при механической обработке.

9. Для чугунных отливок с целью предупреждения отбела и достижения более высоких механических свойств определяют химический состав сплава, на который влияет скорость охлаждения отливки, зависящая от свойств материала формы и толщины стенки отливки.

10. Выбирают плавильный агрегат и рассчитывают состав шихты одним из известных способов (аналитическим, графическим, подбора).

11. Определяют физико-механические свойства стержневой и формовочной смесей и выбирают их рецептуру.

12. Разрабатывают и заполняют технологические карты формовки, заливки, изготовления стержней, очистных работ, термической обработки, контроля размеров и качества металла отливки, пользуясь ГОСТами 2.105-95; 3.1105-84; 3.1401-85; 3.1502-85.

Вопросы для текущего контроля знаний по разделу

1. Какие литейные сплавы используют для изготовления отливок?

2. Что понимают под плавлением и как обеспечивается заданный химический состав сплава?

3. Что такое литейные свойства сплавов и как они влияют на качество отливок?

4. Перечислите способы уплотнения формовочной смеси при изготовлении песчаных форм в опоках и области их применения?

5. Расскажите о назначении модельного комплекса и его элементов.

6. Расскажите о назначении литниковой системы и опишите ее элементы.

7. Перечислите особенности изготовления отливок из различных сплавов.

8. В чем состоит сущность изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям и каковы возможности этого способа?

9. В чем состоит сущность литья в оболочковые формы и каковы возможности способа?

10. Перечислите способы изготовления отливок в металлических формах. В чем их сущность и возможности?

11. В чем заключаются основные принципы конструирования литых детален?

12. Каково назначение литейной формы? Назовите ее элементы и укажите их назначение.

13. Из каких стадий складывается технологический процесс получения отливки?

14. Что понимается под модельным комплектом? Какая оснастка входит в модельный комплект при ручной и машинной формовке?

15. Назовите разновидности моделей, укажите их характерные особенности и область применения каждого типа.

16. Назовите разновидности модельных плит, укажите их характерные особенности и область применения каждого типа.

17. Назовите разновидности стержневых ящиков, укажите их характерные особенности и область применения каждого типа.

18. Из каких материалов изготовляют элементы модельной оснастки?

19. Перечислите главнейшие свойства формовочных и стержневых смесей; укажите их роль в процессе получения отливок.

20. Назовите материалы, основой которых является минерал кварц.

21. Перечислите связующие материалы и синтетические смолы, применяемые для формовочных и стержневых смесей, упрочняющих и противопригарных покрытий.

22. Дайте классификацию формовочных смесей, укажите область применения.

23. Из каких этапов складывается полный технологический процесс смесеприготовления?

24. Перечислите разновидности песчано-глинистых форм и укажите области их применения.

25. Перечислите конструктивные элементы песчано-глинистых форм и укажите их назначение.

26. Перечислите технологические элементы песчано-глинистых форм, укажите их назначение и роль при получении высококачественных отливок.

27. Назовите основные операции технологического процесса изготовления песчано-глинистых форм; укажите их характерные особенности и приемы выполнения.

28. Когда и как производят формовку с подрезкой и с фальшивой опокой?

29. Каковы основы формовки с перекидным «болваном»?

30. Укажите разновидности и область применения формовки в почве.

31. В каких случаях применяются скелетные модели и формовка по шаблонам?

32. В каких случаях применяют кирпичные формы и как их изготавливают?

33. Перечислите машинные методы уплотнения смесей и дайте их характеристику.

34. Перечислите машинные методы извлечения модели из формы; укажите область их применения.

35. Укажите технологические особенности формовки на прессовых, вибропрессовых и встряхивающих машинах.

36. Перечислите конструктивные элементы стержней и укажите их назначение.

37. Какие основные технологические операции применяются при изготовлении стержней?

38. Укажите последовательность операций при изготовлении стержня в неразъемном стержневом ящике?

39. Какова последовательность операций при изготовлении цилиндрического стержня в разъемном стержневом ящике?

40. Укажите разновидности формовки стержней с помощью шаблонов.

41. В чем сущность процесса изготовления стержней в «горячих» стержневых ящиках?

42. Из каких сплавов можно получать фасонные отливки?

43. Перечислите основные технологические свойства литейных сплавов, дайте их сравнительную характеристику.

44. Укажите марки, свойства и область применения серого, высокопрочного и ковкого чугунов.

45. Укажите марки, свойства и область применения литейных углеродистых и легированных сталей.

46. Перечислите сплавы цветных металлов, применяемые для получения фасонных отливок; укажите их специфические свойства и область применения.

47. Укажите специфические свойства литейных титановых сплавов и область их применения.

48. Перечислите типы применяемых в литейных цехах заливочных ковшей, укажите область их применения и правила выбора.

49. Укажите условия, соблюдение которых при заливке форм обеспечивает получение качественных отливок.

50. Перечислите способы заливки форм, укажите их особенности и область применения.

51. Каково назначение прибылей, холодильников и усадочных ребер?

52. В чем заключается принцип направленного затвердевания отливок?

53. Какое оборудование применяют для выбивки форм и стержней?

54. Укажите методы и виды оборудования, применяемые для очистки отливок.

55. Какое оборудование применяется для отрезки литников и прибылей, обрубки и зачистки отливок?

56. Что понимается под грунтовкой отливок?

57. Укажите задачи, решаемые при проектировании процессов литья.

58. Чем руководствуются при выборе метода литья?

59. Какие задачи решаются при составлении чертежа элементов литейной формы?

60. Из каких стадий складывается процесс проектирования песчано-глинистых литейных форм?

61. Чем руководствуются при выборе формовочных машин и пескометов?

62. Перечислите технологические параметры и условия, учитываемые при проектировании процессов литья.

63. Перечислите специальные методы литья и укажите область применения каждого из них.

64. Укажите преимущества специальных методов получения отливок по сравнению с литьем в разовые песчано-глинистые формы.