Разработка технологического процесса изготовления отливки «Крышка» методом литья под давлением

Mg – повышает механические свойства, увеличивает пористость.

Cu – повышает механические свойства, снижает коррозийную стойкость.

Ti – измельчает структурные составляющие сплава и, следовательно, повышает механическую прочность.

Mn – резко снижает отрицательные действие железа(примеси) на механические свойства сплава, повышает жаропрочность и снижает пористость.

     По химическому составу  сплавы отличаются друг от  друга содержанием элементов,  наиболее лучший сплав АК8М,  т.к. содержит большее количество  легирующих элементов и минимальное  количество примесей, что приводит  к улучшению свойств.

 

Таблица 2 - Механические свойства ГОСТ 1583-93

Марка сплава	σв	δ	HB
АК8М	255	2,0	70
АК7ч	167	1	50
АК5М	147	0.5	55

 

 

 

 

 

σ_в - предел кратковременной прочности, Мпа

δ - относительное удлинение, %

HB - твердость по Бринеллю, Мпа

     По механическим свойствам  сплав АК8М более прочный и пластичный. АК7ч менее хрупок. АК5М наименее прочный и пластичный.

Таблица 3 - Физические свойства литейных алюминиевых сплавов

Марка сплава	R	α * 106			λ		С
		оС
		20-100	20-200	20-300	20	300	100	300
АК8М	0,0462	20,4	21,3	22,6	40	44	0,2	0,22
АК7ч	0,0457	23,0	24,0	24,5	35	40	0,21	0,24
АК5М	0,0449	22,0	23,2	24,0	39	38	0,22	0,26

 

R – удельное электрическое сопротивление, мкОм*м

α * 10⁶  – коэффициент линейного расширения, 1/ ^оС

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м* ^оС)

С – удельная теплоемкость, Дж/(кг* ^оС)

     По физическим свойствам  сплав АК8М обладает наименьшим  коэффициентом линейного расширения  и теплоемкостью, наибольшим коэффициентом  теплопроводности. АК7ч обладает  наименьшем удельным сопротивлением. АК5М обладает наименьший теплопроводностью и большой теплоемкостью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4 - Технологические свойства литейных алюминиевых сплавов

Марка сплава	Температурный интервал кристаллизации	Температура литья	Линейная усадка, %.	Жидкотекучесть при 700 оС (прутковая пробка), мм	Склонность к образованию горячих трещин (ширина кольца), мм	Герметичность	Склонность к газонасыщению	Обрабатываемость Резанием	Свариваемость и коррозионная стойкость стойкость	Рабочая температура  не более, оС
	оС
АК8М	637- 603	710- 730	1,2	360	5	Высокая	Низкая	Удовлетворительная	Хорошая	400
АК7ч	620- 577	690- 750	1,0	350	-	Высокая	Высокая	Удовлетворительная	Хорошая	200
АК5М	622- 577	710- 750	1,1	344	7,5	Удовлетворительная	Средняя	Удовлетворительная	Удовлетворительная	250

 

     По технологическим  свойствам сплав АК8М обладает  минимальным интервалом кристаллизации, хороший жидкотекучестью, высокой герметичностью, низкой склонностью к газонасыщению, высокой работой при повышенных температурах, хорошей коррозионной стойкостью и свариваемостью. АК7ч обладает минимальной температурой литья и линейной усадкой, не склонен к образованию горячих трещин, склонен к газонасыщению, имеет хорошую коррозионную стойкость. АК5М обладает широким интервалом кристаллизации, худшей жидкотекучестью, склонен к образованию горячих трещин.

 

     Вывод: для данной  детали подходит сплав АК8М,  так как по сравнению с приведенными сплавами он обладает более высокой жаропрочностью. Сплав легирован многими компонентами, что повышает его свойства и долговечность. Обладает более высокими механическими свойствами.

1.3 Выбор режима термообработки

 

            Термообработка – это совокупность операций нагрева до определенной температуры, выдержки при этой температуре и охлаждения с определенной скоростью с целью изменения внутреннего строения и в связи с этим улучшение физических, механических и технологических свойств.

    

Рисунок 1 - Диаграммы системы Al-Si

 

     Основной структурной  составляющей сплава является  α_Al + α_Al + Si, кроме того в число структурных составляющих сплава входят (Mg,Cu,Mn,Ti).

     Для отливки из  сплава АК8М изготовленной методом  литья под давлением термическую  обработку не применяют, т.к.  прочность при литье под давлением  удовлетворяет требованиям, а  также есть опасность вздутия  и коробления отливки из-за  пор со сжатым воздухом и  газами в теле отливки.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Разработка  технологического процесса

     Проектирование технологических  процессов начинают с изучения  рабочих чертежей и технических  условий. Проводят контроль чертежей  и проверку технологичности конструкции  изделия. Затем намечают последовательность  выполнения операций, выбирают оборудование  и оснастку, производят расчет  технологических режимов и нормирование. В случае необходимости выполняют  также расчеты на точность, устанавливают  припуски на обработку, промежуточные  размеры и др.

 

2.1 Чертеж отливки

     При разработке чертежа отливки необходимо проанализировать конструкцию детали с учетом требований к ней, свойств сплава, серийности и решить возможность ее отливки. Чертеж отливки разрабатывается по чертежу детали и включает следующие вопросы: 

- выбор положения отливки в  форме, что определяет плоскость  разъема формы; 

- выбор базы; 

- назначение припусков на механическую  обработку; 

- допуски на размеры и вес  отливок; 

- формовочные уклоны и  галтели;

- отверстия и полости.

    При выборе плоскости разъема следует учитывать, что извлечение отливки из пресс-формы не должно вызывать затруднений и что она должна оставаться в подвижной форме и удаляться выталкивающим механизмом. Отливка располагается в подвижной полуформе вертикально, плоскость разъема находиться у основания отливки «Крышка».

    Базовой поверхностью называют наиболее ответственную поверхность, за которую отливку закрепляют в приспособление для механической обработки. От базовой поверхности производят разметку отливки. При выборе базовой поверхности руководствуются следующими требованиями: за базу принимают поверхности, которые не подвергаются механической обработке; базовая поверхность должна оформляться одной плоскостью пресс-формы; элементы, принятые за базу, не должны содержать литники и отъемные части. За базовую поверхность отливки принимаем внутреннюю полость отливки.

    Припуски на механическую обработку назначают с целью получения заданных размеров и шероховатости поверхности детали в соответствии с чертежом. Размер припусков берётся в зависимости от вида сплава, габаритов детали, класса точности, положение отливки. Основные припуски назначают в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009. Припуск на механическую обработку равен 0,5 мм.

     Допуски линейных размеров являются суммарными, и ограничивают погрешности, возникшие на разных стадиях изготовления отливки по всем, указанным параметрам. Для данной отливки допуски линейных размеров равны 0,28 мм в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009. Номинальной массой отливки является масса детали с учетом припуска на механическую обработку. Отклонение массы зависит от ее номинального значения, способа литья и точности изготовления детали. Допуски массы отливок равны 1,6 % в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009.

     Литейные уклоны служат для лучшего съема полуформ. Литейные уклоны наружных поверхностей составляют 30’, внутренних 1⁰. Литейные радиусы назначают для предотвращения возникновения в отливках усадочных трещин, для сопряжения поверхностей. Литейные радиусы повышают  стойкость оформляющих деталей пресс – формы. Их применяют не менее 0,5 мм.

    Отверстия в отливки выполняются литьем с помощью неподвижных стержней.  

Рисунок 2 - Эскиз отливки “Крышка”

 

2.2 Чертеж методики заливки (ЛПС) 

     При разработке методики заливки решают следующие вопросы: 

- выбор способа формовки

- выбор разъема формы (модели)

- определение границ, количества  и мест установки стержней  в форме

- выбор литниковой системы и  ее расчет

- определение габаритных размеров  формы

- выбор вентиляции формы

- выбор способа сборки форм

- выбор положения форм при  заливке

     В качестве формы применяется постоянная металлическая форма – пресс-форма. Формообразующие детали изготовляют из сплавов 3Х3М3Ф, 4Х5МФС. Для других деталей пресс-форм используют конструкционные стали 35,40,40Х,45. Пресс-форма имеет одну или несколько полостей, очертания которых повторяют форму отливки. Полость пресс – формы должны отличатся от размеров отливки на величину усадки заливаемого сплава. Пресс – формы для массового производства характеризуются надежной конструкцией. Пресс – формы для небольших деталей массового производства чаще всего делают много гнездные, в таких пресс – формах не одна оформляющая полость, а несколько, которые соединены с одним питающим литником. Применяя много гнездные пресс – формы, увеличивают производительность труда, так как за одну запрессовку в этом случае можно получить несколько отливок.

    При выборе плоскости  разъема следует учитывать, что  извлечение отливки из пресс-формы  не должно вызывать затруднений  и что она должна оставаться  в подвижной форме и удаляться  выталкивающим механизмом. Форма  должна иметь минимальное количество  стержней по возможности простой  конфигурации. Также следует стремиться к тому, чтобы  число разъемов и стержней было минимальным. Пресс-форма имеет прямую вертикальную плоскость разъема.

    В отливке используется  9 неподвижных стержней. Они устанавливаются в пресс-форме перпендикулярно плоскости разъема. Для облегчения удаления отливки стержни имеют конусность. Стержни крепятся буртиком, опирающимся на подкладную плиту.

     Литниковая система  представляет собой совокупность  каналов, по которым жидкий  металл поступает из камеры  прессования в оформляющую полость  пресс-формы. Различают три типа  литниковых систем: прямые, внутренние, внешние. В прямой литниковой  системе отсутствует подводящий  канал; металл из литникового  хода поступает в полость формы.  Внутреннюю литниковую систему  применяют для отливок, имеющих  центральное или какое-либо другое  отверстие, размеры которого позволяют  разместить внутри полости пресс-формы подводящие каналы и питатели. Внешняя литниковая система – единственная система для подвода металла в многогнездные формы. Выбираем внешнюю литниковую систему, которая позволяет получать несколько отливок в пресс-форме. Питатель подводим к боковой стенке отливки.

    Габаритные размеры формы зависят от конструкции отливки, количества отливок в форме, диаметра камеры прессования, толщины пресс-формы.

    Для приема первой порции расплава, обогащенного воздушными включениями, вблизи полости пресс-формы располагают специальные резервуары – промывники, объем которых может достигать 20 – 40% от объема отливки. Промывники соединяют с полостью литейной формы каналами, толщина которых равна толщине питателей. Удаление воздуха и газа из полости пресс-форм осуществляют через специальные вентиляционные каналы. Вентиляционные каналы выполняют в плоскости разъема на неподвижной части пресс-формы, также вдоль выталкивателей. Глубина вентиляционных каналов равна 0,05-0,15 мм, а ширина 10-30 мм.

    Сборка пресс-формы осуществляется на специальных стендах. Операция сборки не представляет сложности, если входящие детали правильно изготовлены и обработаны от единых баз.

    Расплавленный металл  заливается в камеру прессования,  расположенную горизонтально по  оси машины и перпендикулярно  к плоскости разъема формы,  непосредственно связанную с  неподвижной половиной формы.  В верхней части камеры имеется  окно для заливки металл. При движение пресс-поршня металл через питатель заполняет рабочую полость формы.