Технология автоматизации литейных процессов

      Целью любого проекта является получение экономического эффекта от внедрения, какого либо новшества. Необходимо предложить на обсуждение техническое решение, которое позволит получать прибыль с наименьшими затратами или затраты не будут существенно влиять на получение качественного продукта.

      В своей работе предлагаем применить в технологии, на сегодня широко применяемые за рубежом, специальные вставки. Вставки служат для формирования в форме «прибылей». Кроме этого вставки имеют свойство уменьшать теплоотдачу от отливки к форме, тем самым создавать условие для направленной кристаллизации и питания тепловых узлов отливки. Для определения их параметров необходимо правильно рассчитать элементы литниковой системы.   

4.  Расчет  параметров литниково-питающей системы

 
 

Расчет  литниковой системы производят применительно к условиям заливки форм: или из поворотного чайникового ковша, что практикуется при изготовлении мелких отливок, или стопорного ковша

      В первом случае строят запертые литниковые системы с отношением  F_пит : F_л.ход  : F_ст = 1,0 : 1.05 : 1.15   ( 1,0 : 1.3 : 1.6) где л.ход –общее сечение литниковых ходов после стояка.

      При изготовлении крупных отливок, когда литниковая система собирается из керамических элементов соотношение:  F_пит : F_пит  : F_л.ход = 1 : 1 : 1   или ее делают расширяющей.

  

  Определение оптимальной продолжительности заливки производят по формуле:  

= S₁ = 1,4 х = 28,19 сек. 

Где:  

- оптимальная продолжительность заливки;

S₁ – коэффициент времени, установленный по таблице;

-  преобладающая или средняя толщина стенки отливки в мм;

G – Вес одной отливки плюс вес литников и прибылей приходящихся на одну отливку в кг. 

Значения  коэффициента

1 для стальных отливок. 

                                                                  Таблица № 6 
 

Определение площади сечения питателей производят по формуле. 

F_пит =

H_ср   = х 350   = 5,87 см² .

Где H_ср - средний расчетный напор

       - общий коэффициент расхода в литниковой системе;

Значение  коэффициента

стальных отливок

      Таблица № 7

 
 

Определение площади  сечения литникового хода и стояка производится из отношения F_пит : F_пит  : F_ст = 1,0 : 1,2 : 1,4  или 1,0 : 1,15 : 1,3

      Уклон стояка делается из расчета 1 мм на 100 мм высоты.

      Мы  выбираем соотношения F_пит : F_шл  : F_ст = 1,0 : 1,2 : 1,3  так как, имеется 2 питателя, соотношения в см²  5,87 : (5,87 х 1,2) х 2 = 14,09 :  (14,09 х 1,3) х 2 = 36,65.

      Таким образом,  литниковая система выглядит в соотношении: 

      5,87 :  14,09 :  36,65

 Питатель:                 5,87  = 2,8 х 2,1

        28 

                         21 

      Шлаковик:      14,09 = 3,36 х 2,52

         

                                        33,6 (34) 
 

                         

                        25,2 (26)      Ǿ 68,4 (70)

 Стояк:    36,65  = 3,14 х 3,42 ²                     

  
 
 
 
 
 
 

      Для выбора размеров изоляционных вставок  необходимо определить условный диаметр  прибыли. При определении условного  диаметра прибыли необходимо вычислить площадь поперечного сечения и периметр того места которое необходимо питать.   

             

 

Рис № 4

           F = 9,8 х 4,4 = 43,12 см²                           Р = (9,8  + 4,4) х 2 = 28.4 см 

            D_усл = (4 х F / Р)  х К _вст = (4 х 43,12 / 28,4) х 1,2 = 7,89 см =78,9мм 

            Где К _вст  - поправочный коэффициент для изоляционной вставки.  От 1,2 – 1,5 

      Из ряда используемых в производствах и размещенных на сайте «огнеупорные материалы» из изоляционных вставок ближайшая по диаметру  d = 75 мм. Все остальные размеры вставки есть в таблицах вышеуказанного сайта. 

      Конструкция полной литниковой системы будет  выглядеть: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Предлагаемый  вариант литниково-питающей системы. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис № 5 

Вес залитой  формы составляет 205 кг. при весе отливки 93 кг выход годного составит: (93 / 205) х 100 = 45,36 %. Рис № 5.

 Потребное  количество жидкого металла для  изготовления тонны литья определяется в зависимости от процента выхода годного от металлозавалки

  = 2204,0

где М_з – металлозавалка;

      ВГ – вес годного литья в т (1000 кг);

      К_год – % выхода  годного литья

   Количество  жидкого металла будет получено за вычетом потерь в связи с  угаром шихты, составляющим примерно 5-6%

   

  = 2336,0

где К_уч – % угара

Отходы  на литники (возврат собственного производства) определяются как разница между  величиной жидкого металла и  годного литья.    Q_воз= (100 –К_год+ К_уч) х М_з / 100 = (100 -45,36 +6) х2204,0))/100 = 1336,0 

      Существующую  рассчитанную литниковую систему необходимо проверить на эффективность с помощью программы моделирования Solid Cast.

Модель для  проверки расчетов литниковой системы: 

Моделирование при проверке плотности 99,5 %. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

     Как видно из результатов моделирования  отливка достаточно плотная, при  более детальной проверки видно  как происходит кристаллизация отливки. 

     

                                                Рис № 8 

     Разрез  с боку

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      Рис № 9

5. Расчет шихты для получения заданной марки материала.

 

      Расчет  шихты для получения заданного  химического состава.

  Расчет шихты для стали 30ХМЛ ГОСТ проводится по формулам. 

M _мат =

K_уг;

 

Где      M _мат - заданное количество элемента в материале в %

      С_ших - содержание элемента материале шихты (ст.лома, FeSi, FeMn)

             С _м.з   - количество материала в металлозавалке в %.

      K_уг – коэффициент угара элементов. 

М _м.з   = 

Где   M -  общая металозавлка с учетом среднего выхода годного литья, кг     М _м.з   -  количество материала в металлозавалке в кг.

Таблица № 8