КАТЕГОРИИ:
Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)
Тема: конструирование стержней
|
|
|
|
ЛЕКЦИЯ 24.
План лекции
1. Определение количества и конструкции стержней.
2. Знаки стержней. Выбор конструкции и размеров.
Определение количества и конструкции стержней.
Типы стержней. В зависимости от конфигурации и условий работы стержни делят на пять классов:
I – стержни наиболее сложной конфигурации, имеющие тонкие сечения значительной протяженности, формирующие в отливках узкие внутренние необрабатываемые полости, имеющие узкие знаки (например, стержни ру- башки охлаждения, блок цилиндров автомобиля);
II – сложные стержни с массивными частями сочетаемыми с тонкими ребрами, перемычками, выступами и впадинами, обладающие большими зна- ками, чем стержни класса I, и формирующие в отливках полностью или час- тично необрабатываемые полости (например, стержни сложных корпусов приборов);
III – стержни средней сложности, не имеющие особо тонких сечений, формирующие в отливках частично или полностью обрабатываемые поверх- ности, требующие наряду со средней прочностью в сыром и сухом состоянии высоких поверхностных качеств (например, центровые стержни блока цилин- дров);
IV – стержни несложной конфигурации, формирующие в отливках об- рабатываемые или необрабатываемые внутренние полости, или внешние га- баритные стержни средней и малой сложности (например, стержни крупных корпусных отливок, станин станков). Для увеличения податливости эти стержни могут изготовляться пустотелыми или с пористыми прокладками;
V – стержни наиболее простой конфигурации, имеющие постоянные сечения, формирующие в отливках обрабатываемые и необрабатываемые ровные с плавными переходами внутренние и внешние поверхности (напри- мер, стержни простых отверстий, массивные стержни для образования внут-
|
|
|
ренних полостей в крупных отливках).
Стержни состоят в большинстве случаев из двух частей: основной час- ти, поверхность которой выполняет внутреннюю полость, а иногда внешние очертания отливки, и второй знаковой частей (знаки стержня), с помощью ко- торых стержень фиксируется в форме.
В сложных отливках внутренняя полость отливок представляет собой
сложный комплекс отдельных объемов, которые должны быть выполнены в форме стержнем или группой стержней. Назначение количества их является одной из первых задач технолога-литейщика. При решении этого вопроса учитывается необходимость выполнения следующих условий:
- стержень должен иметь удобную плоскость для набивки (простые в изготовлении);
- конструкция стержней должна обеспечивать их получение без приме- нения отъемных частей стержневых ящиков (снижается точность, удорожа- ние изготовления, снижение производительности);
- конструкция стержней должна обеспечивать минимальную их дефор- мацию при сушке (их уменьшение ведет к усложнению конструкции ящика). Следует избегать склейки отдельных частей стержня (снижается разрядная точность). Необходимо собирать их в блоки (предварительно).
Существенную роль в получении качественных отливок играют пра-
вильное определение границ стержней и стержневых знаков.
Стержни должны иметь необходимую прочность при транспортировке и установке в форму, надежную посадку и легко выполнимую вентиляцию, не слишком большую высоту во избежание возможного оседания под действием собственного веса, плоскую поверхность, на которой стержень будет лежать во время сушки.
Поверхность разъема стержня должна быть выбрана так, чтобы стерж- невые ящики имели простую конфигурацию и состояли из возможно меньше- го числа частей, чтобы в ящиках было удобно уплотнять смесь, а также уста- навливать каркасы и холодильники.
|
|
|
Следует избегать стержней, подвешенных в верхней части формы, та- кие стержни, по мере возможности, надо заменять опирающимися на форму расширенными знаками.
Для изготовления крупных стержней, транспортируемых краном, нуж-
но стремиться избегать операцию кантовки стержня.
При изготовлении стержней на встряхивающих, прессовых машинах и пескометах, а также при ручном уплотнении отверстия в стержневом ящике со стороны набивки следует делать как можно большими.
Порядок установки стержней в форму должен совпадать с их нумераци-
ей.
Следует избегать простановки стержней в гнезда, выполненные в дру-
гом стержне, и установки нескольких стержней в одном гнезде, если избежать этого не удается, надо предусмотреть шаблоны для контроля правильности
установки стержней в форме.
Знаки стержней. Это части стержня, которыми он укрепляется в фор- ме. От знаковой части стержня зависит удобство и надежность установки стержня, возможность выхода из него газов, точность изготовления отливки.
При определении конструкции знаков устанавливают их размеры, ук-
лоны, зазоры.
Для предупреждения поворота или сдвига стержня при заливке должны быть предусмотрены фиксаторы.
В зависимости от расположения стержня различают горизонтальные и вертикальные знаки. Размеры знаков регламентирует ГОСТ 3212-92.
Знаки горизонтальных стержней. Стержень в форме может устанавли- ваться (рис. 144): на двух опорах, по плоскости разъема формы (рис. 144, а), консольно (рис. 144, б), с нижним опорным знаком (рис. 144, в).
Рис. 144. Пример установки стержней (по плоскости разъема формы)
Размеры знаков стержней имеют большое значение. При слишком ма- лом знаке может произойти обмятие формы и искажение размеров отливки под действием веса стержня. При больших размерах знака сильно увеличива- ется размер формы.
Определение размера стержневого знака производится исходя из проч-
ности формовочной смеси.
Допустимое удельное давление на формовочную смесь при сырой фор- мовке принимается обычно равным 0,025 МПа от веса стержня и 0,05 МПа от усилия всплывания. Для сухих форм удельное давление применяется равным
|
|
|
0,25 МПа от веса стержня 0,5 МПа от усилия всплывания.
Горизонтальные стержневые знаки выполняются без всякой конусно- сти, одного диаметра со стержнем. Для того чтобы торец стержня не задирал форму, знак на модели делают или выпуклым или коническим, с уклоном
3-10°.
Знаки односторонне закрепленных стержней (консольных) должны иметь такие размеры, при которых предотвращается опрокидывание стержня при установке в форму и выворачивание его жидким металлом при заливке формы.
Консольное закрепление стержней можно применять в тех случаях, ко- гда свешивающаяся часть стержня (L) не превосходит 1,2 D диаметра. При большем соотношении (L: D) необходима дополнительная опора для высту- пающей части.
Ширина знаков консольных стержней назначается в соответствии с ши- риной выходного отверстия отливки, выполняемого данным стержнем. Длина знака выбирается исходя из условий устойчивости стержня в форме.
Знаки вертикальных стержней. Вертикальные стержни устанавливают-
ся в форму с двухсторонним или с односторонним закреплением (рис. 145).
Рис. 145. Схемы установки вертикальных стержней:
а – с двухсторонним закреплением; б – с односторонним закреплением
В зависимости от соотношения высоты стержня (Н) к диаметру нижне-
го знака (d н), вертикальные стержни делятся на устойчивые и неустойчивые.
Устойчивыми стержнями являются стержни, у которых Н / d н < 1. Если
Н / d н > 1 стержень не устойчив.
Технологические элементы знаковых частей стержня. Стержень, уста-
новленный в форму, имеет возможность переместиться в направлении вдоль оси знака или вокруг его. И в том и в другом случае перемещение стержня может вызвать изменение размеров отливки.
Для предотвращения смещения стержней на их знаках предусматрива- ются специальные устройства фиксирующие стержень в строго определенном положении. Эти устройства называются замками (фиксаторами).
На рис. 146 приведены схемы фиксаторов. В группе горизонтальных
фиксаторов наиболее распространены фиксаторы типа «А». В группе фикса- торов вертикальных стержней наиболее широко используются фиксаторы ти- па «Б».
|
|
|
Рис. 146. Основные типы фиксаторов:
А – горизонтальные: а – круглый со срезом; б – круглый с верхним срезом; в – с двумя сре- зами; г – фигурный; д, е – устойчивый против перемещения вдоль оси знаков; Б – верти- кальные: а, б – круглый со срезом; в – круглый с коротким срезом; г – уширенный с пло- ским срезом; д, е, з – выступающие фиксаторы; ж – круглый с вырезами
Уклоны и зазоры в знаковых частях. Для облегчения установки стерж- ней в форму и ликвидации смещения делаются уклоны с зазорами между со- прягаемыми стенками формы и стержня, величина которых зависит от спосо- ба формовки, высоты стенки и материала модели.
В табл. 61 приведены уклоны нижних и верхних знаков моделей и стержневых ящиков, необходимые для правильной установки стержней в форму и накрытия верхней полуформой. При изготовлении или после ремон- та оснастки необходимо проверить знаки на смятие опорной поверхности с учетом силы давления заливаемого металла (всплытия). Допустимая сила смятия сырых форм примерно равна 0,025 МПа.
Уклоны знаков моделей и стержневых ящиков по ГОСТ 3212-92
Таблица 61
| Высота знака, мм | Уклон знака, град | Пределы допусков на уклоны знаков, ' (мин) | ||||||
| вертикальных стержней | горизонталь- ных стержней | металлических | деревянных | |||||
| ниж- него | верх- него | ниж- него | верх- него | моде- лей | стержневых ящиков | моде- лей | стержневых ящиков | |
| до 20 | 10,0 | 15,0 | 10,0 | 15,0 | +15 | -15 | +30 | -30 |
| 20-50 | 7,0 | 10,0 | 7,0 | 10,0 | +15 | -15 | +30 | -30 |
| 50-100 | 6,0 | 8,0 | 6,0 | 8,0 | +10 | -10 | +25 | -25 |
| 100-200 | 5,0 | 6,0 | 5,0 | 6,0 | +10 | -10 | +25 | -25 |
| 200-300 | - | - | 5,0 | 6,0 | +10 | -10 | +20 | -20 |
| 300-500 | - | - | 4,0 | 5,0 | +5 | -5 | +20 | -20 |
| 500-800 | - | - | 3,0 | 3,5 | +5 | -5 | +15 | -15 |
| свыше | - | - | 2,5 | 3,0 | +3 | -3 | +15 | -15 |
Для установки стержня в форму необходимо предусматривать зазоры
(табл. 62), зависящие от размеров стержней и способов изготовления.
|
Таблица 62
Для точной фиксации стержней в форме необходимо правильное вы-
полнение зазоров между знаком формы и стержня. На рис. 147 представлена схема постановки стержней в форму с буквенным отображением допусков. В табл. 63 и 64 представлены фактические зазоры на сторону между знаком
формы и стержня при формовке по-сырому и по-сухому.
|
Таблица 63
Примечание. Зазоры для стержней, имеющих два или более вертикальных знака,
при необходимости можно увеличить до 1,5S1. При использовании на знаках сырых форм противообжимных поясков, зазор S2 не назначается.
|
Таблица 64
Примечание. Зазоры для стержней, имеющих два или более вертикальных знака,
при необходимости можно увеличить до 1,5S1. При использовании на знаках сырых форм противообжимных поясков, зазор S2 не назначается.
Для свободного центрирования стержней в форме, предусмотрены ук- лоны горизонтальных и вертикальных знаков. На рис. 148 представлены схе- мы зазоров между знаком формы и стержня. В табл. 65 даны величины укло- нов в знаках верхних и горизонтальных стержней, а также допуски на уклоны знаков в металлических и деревянных моделях.
Уклоны знаков моделей и стержневых ящиков (рис. 148)
Таблица 65
| Высота знака h или h 1, мм | Уклон знака, град | Пределы допусков на уклоны зна- ков, ' (мин) | |||||||
| вертикальных стержней | горизонтальных стержней | металлических | деревянных | ||||||
| ниж- него | верх- него | нижнего | верх- него | моде- лей | стерж- невых ящиков | моде- лей | стерж- невых ящиков | ||
| α | β | α1 | α | β | |||||
| до 20 | 10,00 | 15,00 | 3,00 | 15,00 | +15 | -15 | +30 | -30 | |
| 20-50 | 7,00 | 10,00 | 1,30 | 10,00 | +15 | -15 | +30 | -30 | |
| 50-100 | 6,00 | 8,00 | 1,00 | 8,00 | +10 | -10 | +25 | -25 | |
| 100-200 | 5,00 | 6,00 | 0,45 | 6,00 | +10 | -10 | +25 | -25 | |
| 200-300 | - | - | 0,45 | 6,00 | +10 | -10 | +20 | -20 | |
| 300-500 | - | - | 0,30 | 5,00 | +5 | -5 | +20 | -20 | |
| 500-800 | - | - | 0,30 | 3,30 | +5 | -5 | +15 | -15 | |
| свыше | - | - | 2,3 | 0,30 | 3,00 | +3 | -3 | +15 | -15 |
Примечание. Для стержней, симметричных по отношению своей горизонтальной
оси, уклоны нижних и верхних знаков могут выполняться одинаковыми.
Рис. 147. Допуски на размеры знаков металлических моделей и стержневых ящиков
Рис. 148. Зазоры между знаком формы и стержня
Для устранения перекосов при установке вертикальных стержней, на знаковой части модели устраивается выступ. При формовке этот выступ об- разует небольшую канавку, размеры которой приведены на рис. 149, а.
Во время установки стержня в форму земля, попадающая в знаковую часть, собирается в этой канавке и не отражается на правильности установки стержня.
Через верхний знак вертикальных стержней наиболее часто осуществ- ляется вывод газов из стержня. Поэтому важно, чтобы верхний знак при за- вивке не заливался металлом, для этого на торце знака модели делается коль- цевое углубление. При формовке и углубления знака образуется выступаю- щий земляной поясок. При сборке формы этот поясок плотно обжимается по торцу знака стержня, не допуская (рис. 149, б).
Рис. 149. Технологические устройства на знаках вертикальных стержней:
а – нижний знак; б – верхний знак
Предохранение горизонтальных знаков от заливов осуществляется уст-
ройством запорных выступов (а), прокладкой глиняных жгутов (б) и засып-
кой песком (в) (рис. 150).
Рис. 150. Предохранительные устройства от заливов на знаках горизонтальных стержней.
Контрольные вопросы.
1. Что такое границы стержней?
2. Что обеспечивают знаковые части стержней?
3. Что такое поверхность разъема и плоскость набивки стержней?
4. При каких условиях отверстия выполняют «болваном»?
5. Как выбирается величина зазора между формой и знаком стержня?
6. Что такое уклоны знаковых частей?
7. Требования, предъявляемые к стержням вытекающие из особенно- стей их применения в форме при высокой температуре расплавлен- ного металла?
8. Какие требования предъявляются к конструкции стержней, их очер-
таниям и выбору линий разъема?
9. Для чего используют жеребейки?
10.Как осуществляется предохранение знаков стержня от заливов?
ЛЕКЦИЯ 25.
ТЕМА: КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИБЫЛЕЙ
План лекции
1. Назначение прибылей.
2. Классификация прибылей.
3. Выбор месторасположения прибылей.
Определение формы и размеров прибылей. Центральная усадочная ра- ковина (рис. 160) в стальных отливках в некоторых случаях может вся нахо- диться на поверхности отливки (по схеме а) или представлять собой внеш- нюю и внутреннюю концентрированные усадочные раковины (по схеме б).
Рис. 160. Концентрированные усадочные раковины:
а – внешняя; б – внешняя и внутренняя
Прибыль представляет собой технологический прилив к отливке, в ко- тором, в зависимости от его размеров, конфигурации, места расположения, способа заливки формы, может быть в той или иной степени сосредоточена усадочная раковина, которая при отсутствии прибыли получилась бы в теле отливки.
На рис. 161 показаны последствия неправильного определения разме- ров прибылей, когда центральная усадочная раковина полностью расположе- на внутри отливки (по схеме а) или занимает ее часть (по схеме б). Штрихо- вой линией показана граница отливки, ниже которой дефекты недопустимы. Правильный расчет прибыли показан на схеме в, где сконцентрированная усадочная раковина находится полностью в ней. При отделении прибыли по- лучают плотную отливку.
Прибыли увеличивают расход металла, поэтому применять их нужно по необходимости и только для отливок из сплавов с повышенной усадкой, та- ких, например, как углеродистая и легированная сталь. Прибыли ставят также на крупных отливках из серого и модифицированного (высокопрочного) чу- гуна и некоторых цветных сплавов.
В зависимости от принципа действия прибыли подразделяются на при- были прямого и бокового питания, открытые и закрытые, простого действия, с атмосферным и сверх атмосферным давлением, обогреваемые и отламывае-
мые. Наибольшее применение находят прибыли прямого и бокового питания,
открытые и закрытые, простого действия.
На рис. 162 показаны открытые прибыли прямого (а) и бокового (б) пи-
тания.
Открытые прибыли назначаются в тех случаях, когда применение за- крытой прибыли затруднено, как например, при сложной модели, необходима доливка металла сверху.
Закрытые прибыли прямого (а) и бокового (б) питания простого дейст-
вия приведены на рис. 163.
Рис. 161. Типичные усадочные раковины
Рис. 162. Типы открытых прибылей:
а – прибыль прямого питания;
б – прибыль бокового питания
Рис. 163. Типы закрытых прибылей:
|
б – прибыль бокового питания
Применение закрытых прибылей сферической формы позволяет сэко-
номить 40-50 % металла.
Для обеспечения работы закрытой прибыли под атмосферным давлени- ем в нее устанавливают песчаный стерженек (рис. 164), который быстро про- гревается до температуры металла, а металл вокруг него не затвердевает. По этому стерженьку воздух из атмосферы проходит в прибыль, которая и рабо- тает под атмосферным давлением.
Для того чтобы прибыль застывала как можно позже, применяют спе- циальные стаканы (рис. 164) из экзотермических смесей. При заливке формы эта смесь разлагается с выделением большого количества теплоты, которая и обогревает прибыль.
Для уменьшения расхода металла применяют прибыли, работающие под избыточным давлением, создаваемым специальным патроном 1, установ- ленным в форме (рис. 164). Патрон состоит из металлического корпуса и ме- лового заряда. После заливки формы стенки корпуса патрона расплавляются
к моменту, когда на стенках формы образовалась уже достаточно прочная ко- рочка твердого металла (рис. 164). Мел при нагревании разлагается, образуя газ, который и создает внутри прибыли избыточное давление. Давление улучшает условия заполнения усадочных пор жидким металлом.
Рис. 164. Закрытая прибыль под атмосферным давлением
(с песчаным стержнем; с экзотермическим стаканом)
Легкоотделяемая прибыль (отбиваемая прибыль) – прибыль, питающая отливку через относительно малое отверстие, выполняемое разделительной пластиной из керамической или стержневой смеси (рис. 165).
а б
Рис. 165. Отбиваемая прибыль
а – открытой; б – закрытой; 1 – прибыль; 2 – разделительная пластина; 3 – отливка
Действие легкоотделяемой прибыли основано на следующем. Стер- жень-диафрагма, имея малую толщину, в течение короткого времени на- столько прогревается теплом стали, залитой в форму, что в дальнейшем не оказывает существенного влияния на охлаждение стали в прибыли и в ее пи- тающем отверстии. Легкоотделяемые прибыли применяют для отливок с ма- лым объемом механической обработки, к которым не предъявляются специ- альные требования по сплошности стенок.
По форме прибыли делятся на шаровые (а), полушаровые (б), кониче-
ские (в) и плоскостенные (г) (рис. 166).
Влияние формы прибыли на величину и расположение сосредоточен-
ной усадочной раковины в стальной отливке показано на рис. 167. Из рас- смотрения рисунка видно большое влияние формы прибыли на процесс пита- ния стальной отливки.
Рис. 166. Типы прибылей:
а – шаровые; б – полушаровые; в – конические; г – плоскостенные
Выбор месторасположения прибыли. Расположение прибыли также может быть причиной образования дефектов (усадочных раковин) в теле от- ливки (рис. 168). На схеме б прибыль сдвинута с того места, где она бы наи- более эффективно воздействовала на питание отливки. То же самое показано и на схеме в при сужении основания прибыли. В обоих случаях, в отливке ос- тается часть сосредоточенной усадочной раковины, что приводит к браку. Ес- ли питание отливки правильное, центральная усадочная раковина остается в прибыли. При этом получают плотную без дефектов отливку (схема а).
|
Рис. 167. Влияние конфигурации прибыли
на усадочную раковину:
а – правильно; б, в – неправильно
Рис. 168. Расположение прибылей
в отливке:
а – правильное; б, в – неправильное
(показано стрелками)
Большую роль в получении стальных отливок без дефектов (усадочных
раковин) играет конструктивное оформление изделия. На рис. 169 даны при- меры конструктивного оформления отливок. Изменяя конструктивное оформление, можно получить технологичную отливку, не опасаясь образова- ния в ней дефектов – усадочных раковин.
При выборе места расположения прибыли необходимо учитывать сле-
дующее.
1. Усадочные раковины образуются в местах отливки, затвердевающих позднее, т.е. в местах, где имеется скопление металла (местные утолщения, узлы сочленений отдельных элементов отливки, места с замедленной тепло-
отдачей).
2. Усадочная раковина стремится занять наивысшее положение в от-
ливке.
3. Установка прибылей на массивных местах еще более замедляет ско- рость охлаждения последних и способствует увеличению остаточных напря- жений в отливке.
Рис. 169. Образование внутренних дефектов при правильной
(а, в) и неправильной (б, г) конструкциях отливок
4. Расположение прибылей на необрабатываемых поверхностях приво-
дит к необходимости обработки и зачистки последних.
5. Прибыли способствуют собиранию в них неметаллических включе-
ний и ликвационных выделений.
6. Открытые прибыли, расположенные на верхних частях отливки, вы- полняют роль выпоров. Закрытые прибыли не устраняют необходимости применения выпоров.
Усадке подвержены все металлы и сплавы. Так как для каждой стали определенного состава усадка не изменяется, единственной возможностью получения отливок без дефектов является создание условий, при которых во время кристаллизации недостаток металла компенсируется добавкой новых его порций.
Для обеспечения эффективности прибыли необходимо, чтобы все части отливки затвердевали до начала кристаллизации стали в прибыли.
Получение плотных отливок без усадочных раковин и микропор дости- гается при так называемой направленности кристаллизации, т.е. при последо- вательном затвердевании крайних частей отливки с постепенным приближе- нием к местам, расположенным под прибылью, которая должна затвердевать последней. При направленной кристаллизации необходима непрерывная по- дача жидкой стали из прибыли к отливке (рис. 170).
В сталелитейном производстве весьма важной является проблема уменьшения размеров прибылей, так как на прибыли расходуется значитель- ное количество металла.
Основные требования, предъявляемые к прибылям, сводятся к следую-
щему:
- их сечения должны быть такими, чтобы они затвердевали позднее от-
ливки;
- в объеме прибылей должна располагаться вся усадочная раковина, об-
разующаяся во время процесса кристаллизации;
- прибыли должны иметь минимальный объем; это требование имеет смысл при выполнении двух первых требований.
Рис. 170. Построение прибылей по способу вписанных окружностей:
а – контур отливки и прибыли подвески котла; б – сфероидальные прибыли на отливке ма-
ховика
Контрольные вопросы.
1. Классификация прибылей по форме.
2. Какие требования предъявляются к прибылям по размерам?
3. Может ли служить причиной образования усадочных дефектов место расположения прибылей в отливке?
4. Когда применяют отводные прибыли?
5. Дайте сравнительную характеристику типов прибылей.
6. Какое условие необходимо для обеспечения эффективности прибы-
ли?
7. Как влияет конфигурация прибыли на образование усадочной рако-
вины?
|
|
|
|
|
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2723; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!