Разработка чертежа стержневого ящика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

Разработка чертежа стержневого ящика

 

 

Гусев СВ

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение	3
Виды формовочных смесей	5
Состав и свойства стержневой смеси	8
Стержневой ящик	9
Собранные стержневые формы	10
Заключение	13
Список использованных источников	14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

В современном литейном производстве существует множество способов изготовления форм и стержней с применением многочисленных составов смесей. Основные признаки формовочных и стержневых смесей: зерновая основа – почти чистый кварцевый песок или материал, не содержащий связующего, пригодный для литейных целей и утверждаемый физическими методами. Минимальное содержание связующих в таких смесях должно полностью или большей частью удаляться на определенном этапе производственного цикла, чтобы обеспечивалась последующая применимость зерновой основы после минимальной подготовки или без нее. 

Отливка получается в результате заполнения полости литейной формы жидким металлом. После заливки жидкий металл охлаждается в форме и затвердевает, образуя отливку.

Модельный комплект предназначен для получения в литейной форме рабочей полости, повторяющей очертания отливки, в модельный комплект входят: - модель отливки - представляет собой изделие, изготовленное из дерева, металла или какого либо другого материала, для получения полости в литейной форме по конфигурации поверхностей, совпадающее с отливкой и отличающееся по размерам на величину усадки металла и припусков, предусмотренных, в соответствии с технологией изготовления отливки.

Литейную форму называют разовой, так как ее используют однократно. Обычно разовые литейные формы изготовляют из формовочных смесей, основной составляющей которых является кварцевый песок. В качестве связующей добавки, придающей прочность смеси, используют глину. Прочность таких смесей относительно невысока, а давление жидкого металла на стенки формы достаточно велико, поэтому формы из песчано-глинистых смесей приходится делать толстостенными. Однако если в качестве связующего использовать специальные материалы, придающие высокую прочность формовочной смеси, то литейную форму можно сделать оболочковой (тонкостенной). Это позволяет резко сократить расход формовочной смеси, а также благодаря ее особым свойствам повысить точность и чистоту поверхности отливок.

В разовых толстостенных формах из песчано-глинистых смесей можно получать отливки весьма сложной конфигурации массой от нескольких граммов до десятков тонн из различных сплавов как в условиях единичного, так и серийного и массового производства. Это объясняется относительной простотой технологического процесса, дешевизной используемых материалов, достаточной точностью отливок, хорошей чистотой поверхности, возможностями механизации и автоматизации процесса их изготовления. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Виды формовочных смесей

- Сырые глинистые смеси малой прочности, приобретающие окончательную прочность на модели в процессе формовки после механического воздействия и не подвергающиеся какому-либо дополнительному тепловому или химическому упрочнению. Область применения - отливки массой до 100 кг и отдельные отливки массой до 250 кг.[1]

- Упрочняемые смеси средней прочности, приобретающие прочность процессе тепловой обработки. К ним относятся смеси на различных связующих, сухие и быстродействующие глинистые смеси. Раньше эти смеси применяли для любых отливок, сейчас их часто заменяют самотвердеющими смесями.

Самотвердеющие смеси высокой прочности, приобретающие достаточную для сохранения точного отпечатка прочность на модели в результате химического процесса. В зависимости от исходного состояния эти смеси делят на жидкие (ЖСС), пластинчатые (ПСС), для СО2- процесса и холоднотвердеющие (ХТС). Область применения – отливки массой до 100 кг и отдельные отливки массой больше 250 кг. Эти смеси интенсивно вытесняют сухие глинистые смеси при производстве средних и крупных отливок. [1]

Песчано-глинистые смеси наиболее распространенны в литейном производстве и применяются для изготовления форм и стержней. в зависимости от назначения содержания глины в смесях может колебаться от 8-16 № и более. При использовании бентонитовых глин их содержание в смеси уменьшают в 1,5-2,0 раза, так как бентонитовые глины обладают более высоким значением удельной прочности. В зависимости от класса использованного формовочного песка различают естественные и синтетические смеси. к естественным относятся смеси, приготовленные из формовочных песков с большим содержанием глинистой составляющей, поэтому дополнительной добавки в такие смеси не требуется. К синтетическим относятся смеси, в процессе приготовления которых используют формовочные пески с малым содержанием глинистой составляющей, которая для обеспечения надлежащих физико-механических свойств смесей требует введения дополнительного количества глины, а также других добавок. [1]

Песчано-жидкостекольные смеси. Отличительной особенностью данного типа смесей является использование в них в качестве связующего жидкого стекла в количестве 4-7% . Песчано-жидкостекольные смеси широко применяются при едином и серийном изготовлении форм и стержней. Одной из причин широкого использования этих смесей является возможность упрочнять изготовленные формы и стержни без теплового воздействия, что позволяет практически отказаться от сушильных печей. Упрочнение форм и стержней может быть осуществлено как при выдержке на воздухе путем подвяливания, так и химическим путем, за счет их продувки углекислым газом или введением в смесь добавки химического реагента, вызывающего аналогично углекислому газу коагуляцию жидкого стекла. Вторая причина состоит в том, что благодаря использованию тепловой сушки продолжительность процесса упрочнения этих смесей значительно ниже, чем песчано-глинистых. К третьей причине широкого применения данного типа смесей можно отнести относительно низкую стоимость жидкого стекла и простоту его изготовления.[2]

Применяемые в настоящее время жидкие самотвердеющие смеси можно разделить в зависимости от используемого связующего на ЖСС с жидким стеклом, ЖСС с сульфитной бардой, ЖСС с цементитом или гипсом, с хромовыми соединениями, ЖСС с синтетическими смолами. Наибольшее применение имеют смеси с жидким стеклом.

Песчано – смоляные смеси. Данный тип смесей характерен тем, что в качестве связующего материала в их состав вводят искусственные (синтетические) смолы: фурановые, фенолформальдегидные, карбамидоформальдегидные и др.

Применяют сыпучие, пластичные и жидкие песчано-смоляные смеси. Сыпучие смеси в исходном состоянии характеризуются отсутствием связи между зернами. Их применяют при изготовлении оболочковых форм и стержней. Пластичные смеси упрочняют как за счет введения добавок катализаторов, ускоряющих протекание реакции полимеризации смолы, так и тепловой обработки. 

Песчано - смоляные смеси, твердение которых осуществляется за счет введения катализаторов, получили название холоднотвердеющих ХТС. Изготовленные из них стержни упрочняются непосредственно в стержневых ящиках и не требуют тепловой обработки.

Смеси из ХТС подразделяются на три группы.

а) Первая группа затвердевания из песчано-глинистых смесей составляет 5-60 минут. Другой группе характерно резкое возрастание скорости отверждения смеси до 0,5-3 мин за счет использования в смесях высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения. И еще одна группа- песчано-смоляная смесь с длительной живучестью. Высокая скорость затвердевания достигается за счет продувки смеси углекислым газом-СО2-процессом.[2]

б) Песчано-сульфитные смеси. Данный тип смесей характерен тем, что в качестве связующего материала в них используют сульфитно-дрожжевую бражку СДБ в количестве 2-5%.[2]

Твердение данного типа смесей осуществляют за счет тепловой обработки или за счет введения добавок химических реагентов (окислителей), вызывающих поликонденсацию лигносульфонатов и самоотвердение.

По сравнению с песчано – смоляными данный тип смесей экономичнее, так как в состав его входит недорогой и недефицитный связующий материал, а также менее токсичная упрочняющая добавка. Применяют пластичные и жидкие песчано-сульфитные смеси.

в) Песчано-цементные смеси. Применяют главным образом для изготовления крупных форм и стержней в условиях единичного производства отливок.

В качестве связующего материала для данного типа смесей используют цемент в количестве 7-10 %.[2]

С целью ускорения процесса твердения песчано-цементных смесей в их состав вводят специальные добавки , такие как патока, хлористый кальций, железный купорос, а для улучшения выбиваемости небольшие добавки СДБ (до2,5%). Песчано-цементные смеси относятся к категории самотвердеющих смесей. Применяют пластичные и жидкие песчано-цементные смеси

2 Состав и свойства стержневой смеси

Технология рассчитана на выпуск мелких, средних и крупных стержней массой до 600 кг, которые по сложности относятся к 2-5 классам, а по конструктивным особенностям – к сплошным и полым. Стержни отличаются высокой прочностью и точностью, легко удаляются из отливок при выбивке форм. Их применяют в серийном, мелкосерийном и единичном производстве отливок чугунных, стальных и их цветных сплавов массой 100-2000 кг в самотвердеющих, песчано-глинистых и других формах.

Для изготовления стержней используют деревянные (окрашиваемые эпоксидными или меламиновыми красками), пластмассовые и металлические стержневые ящики. Рабочую поверхность алюминиевых ящиков покрывают уретановой смолой. При этом используют холоднотвердеющие смеси с синтетическими смолами (БС-40, КФ-107 и др.). Эти смеси приготовляют и сразу же выдают в ящик шнековыми смесителями, устанавливаемыми у рабочих мест в стержневом отделении. При изготовлении мелких стержней (массой до 10 кг) на вращающихся столах смесь уплотняют в ящике вручную, а при формовке средних и крупных стержней – с помощью вибрационного стола. Время выдержки мелких стержней в ящике обычно составляет 20-40 с (при наличии в смеси катализатора), а средних и крупных 8-40 мин после виброуплотнения. Стержни для чугунных отливок окрашивают водными графитовыми красками, а для стальных – красками на основе циркона. Стержни для тонкостенных отливок окрашивают один раз, а для толстостенных и массивных два раза. После окраски стержни подсушивают при температуре 80-120 С в течение 20-40 мин.[2]

Благодаря высокой прочности стержни можно транспортировать путем захвата за подъемы каркаса без применения сушильных плит. Несмотря на некоторые трудности из-за повышенной текучести ХТС, крупные стержни целесообразно изготавливать полыми, а внутренние их полости заполнять насыпанными в мешочки гравием или кусками бракованных стержней. При изготовлении стержней их ХТС, холоднотвердеющие стержни широко применяют благодаря высокой точности и низкой шероховатости поверхностей отливок, получаемых с их использованием. ХТС обеспечивают хорошую выбиваемость стержней их отливок, а также малую трудоемкость стержневых и очистных работ.

3 Стержневой ящик. 

В стержневом ящике изготавливают стержень. При конструировании стержневого ящика надо учитывать:

1. В зависимости от формы и  размера отверстия стержневой  ящик может состоять из нескольких  элементов для удобства набивки  его стержневой смесью. Стержневой ящик состоит из двух половин.

2. На стенках стержневого ящика  предусматривают уклоны, обеспечивающие  легкое удаление из него стержня.

Эскиз готового вертикального стержня (в разрезе) приведен на рисунке 1.[3]

Рисунок 1. Деревянный стержневой ящик

4. Собранные стержневые формы.

По конфигурации модели и отливки вычерчивается литейная форма в сборе (вертикальный разрез), состоящая из верхней и нижней полуформ с уплотненной формовочной смесью. На чертеже показываются стержень (заштриховать точками), элементы литниковой системы, выпоры, вентиляционные наколы. Каналы литниковой системы и полость формы не штрихуются. Обозначаются все элементы литейной формы и специфицируются соответствующим элементу названием.

Пример оформления чертежа литейной формы в сборе для разъемной модели показан на рисунке 2.

Рисунок 2. Литейная форма в сборе:

1 – плоскость разъема формы; 2 – стержень; 3 – выпор; 4 – литниковая чаща; 5 – стояк; 6 – шлакоуловитель; 7 – питатель; 8 – опока; 9 – формовочная смесь

При расчете опоки учитываются следующие допустимые расстояния при массе отливки 5-100 кг[4]:

1) от верха и низа модели  до верха и низа опоки – 40-90 мм;

2) от модели до стенок опоки  – 30-50 мм;

3) от кромки стояка до стенки  опока – 30-60 мм;

4) между кромками шлакоуловителя  до кромки модели – 30-50 мм.