Расчет прибылей

Обеспечение направленности затвердевания отливки

Анализ чертежа детали показывает, что направленное затвердевание не обеспечивается. Методом вписанных окружностей можно установить, что имеются «теплые» узлы в местах сочленения ступицы и обода со спицами, в которых сталь будет затвердевать позднее, чем в соседних участках. Устанавливать в эти узлы внутренние холодильники нецелесообразно, так как к отливке предъявляются высокие требования, а в зоне около холодильников трудно обеспечить качественную структуру. Применением наружных холодильников усадочные дефекты из этих зон вывести в прибыль затруднительно. Кроме того, наружные холодильники технологически трудно устанавливать в форме, их применение резко увеличивает трудоемкость изготовления формы.

Поэтому направленное затвердевание отливки можно обеспечить с помощью назначения технологических напусков на наружной поверхности обода и на внутренней поверхности ступицы. Схема построения напусков на ободе и в отверстии ступицы показаны на рис. 8.20.

Прежде чем строить напуск, необходимо определить и нанести припуски на механическую обработку. В соответствии с ГОСТ 26645–85 и заданным классом точности выбираем для данной отливки с номинальным размером 1000 мм допуск, который равен 1 мм. По данному допуску для пятого класса точности назначаем припуски на нижние и вертикальные поверхности 4 мм, а на верхние поверхности 5 мм. При построении напуска в «теплый» узел вписывается окружность. Затем окружность такого же радиуса изображается в верхней части данного сечения отливки. Для построения напуска строят огибающую к этим двум окружностям так, чтобы окружность, вписанную в «теплый» узел, можно было в пределах напуска выкатить вверх. Для упрощения конфигурации напуска полученную огибающую, как правило, спрямляют.

Для определения количества прибылей и мест их установки необходимо выделить в конструкции отливки все участки, изолированные друг от друга в конце их затвердевания. Для решения этого вопроса обычно сравнивают приведенные размеры разных элементов отливки. Приведенным размером называют отношение площади сечения элемента к периметру его контакта с формой. Для спицы приведенный размер равен 1 см:

см.

Для ступицы (без напусков) R_ст =(8,5²–4²)/(2·12,5)=2,25 см. Для обода R_об =(50²–47,5²)/(2·97,5)=1,25 см.

Так как приведенный размер спицы меньше приведенных размеров ступицы и обода, то она затвердеет первой. При этом ступица и обод будут затвердевать в изолированном друг от друга состоянии. Поэтому необходимо установить одну прибыль сверху на ступице и шесть прибылей на ободе, над местами его сочленения со спицами. Схема установки прибылей приведена на рис. 8.21.

Форму прибылей выбирают с точки зрения обеспечения минимальных тепловых потерь металла прибыли, использования действия внешнего атмосферного давления на расплав в прибыли и удобства изготовления формы. С точки зрения обеспечения минимальных тепловых потерь нужно при заданном объеме, необходимом для компенсации объемной усадки, придать прибыли минимальную поверхность. Известно, что этому требованию удовлетворяет сферическая прибыль. Однако при изготовлении формы ее трудно выполнить. Поэтому выбираем для прибыли, устанавливаемой на ступице, цилиндрическую форму с полусферическим верхом (см. рис. 8.21). Для прибылей, устанавливаемых над ободом, примем форму, приведенную на рис. 8.21.

Перед расчетом размеров прибылей определим объем питаемых узлов для каждой прибыли. Примем, что прибыль №1 обеспечивает питание ступицы и половины объема всех спиц. Каждая из прибылей №2 обеспечивает питание одной шестой обода и половины объема одной спицы.

Вычислим объем питаемого узла прибыли №1.

.

Объем сплава в ступице V_ст равен объему цилиндра радиусом 8,5 см и высотой 14,9 см за вычетом объемов усеченного конуса с верхним и нижним диаметрами соответственно 4,4 и 7,2 см (см. рис. 8.19); наличием в верхней части ступицы полусферы пренебрегаем:

см³.

Объем спицы см³.

Объем питаемого узла V₁ =2979+3·535,8=4586,4 см³.

Объем обода V_об =3,14·100·2,9·7,45+3,14·100·4,5·7,45=17311 см³.

Объем питаемого узла для прибыли №2 V₂ =17311/6+535,8/2=3153 см³. Объем отливки V_от =23505 см³, ее масса равна М_от =23505·7,5=176288=176,3 кг. Коэффициент использования металла в отливке равен отношению массы детали к массе отливки в процентах: КИМ=125·100/176,3=71%.

Рис. 8.21. Схема установки прибылей и подвода сплава к отливке

Рассчитаем объемы прибылей по формуле Й. Пржибыла:

,

где – относительная объемная усадка сплава (для данной стали = =0,045);

– коэффициент запаса металла в прибыли, равный отношению объема прибыли к объему усадочной раковины в прибыли (для условий задания при применении закрытых прибылей =7);

V_o – объем питаемого узла, см³.

Объем прибыли №1 равен см³.

Как видно из рис. 8.22, объем прибыли равен объему цилиндра высотой Н плюс половина объема шара радиусом 8,5 см:

см³.

Решив это уравнение, находим Н=3,6 см.

Объем прибыли №2 равен см³.

Прибыль №2 приближенно можно считать состоящей из призмы, сверху которой расположен полуцилиндр (схематическое изображение прибыли приведено на рис. 8.22). В соответствии с рекомендациями П.Ф. Ва-силевского примем В=1,4Т, где Т – толщина отливки, L=3,14·100/(6·2)= =26 см. В=1,4·4,5=6,3 см. Напишем уравнение Н·26·6,3+3,14·6,3²·26/8 = =1450. Из этого уравнения находим Н=6,4 см.

Дата добавления: 2015-06-27