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

 

Рисунок 3 – Эскиз пресс-формы

 

2.3 Маршрутная технология изготовления  отливки, выбор параметров операций  и их характеристика

 

005 Подготовка шихтовых материалов

010 Приготовление сплава АК8М

015 Рафинирование сплава

020 Заливка образцов на химический анализ

025 Контроль химического анализа

030 Подготовка машины к работе

035 Подготовка пресс-форм к работе

040 Заливка металла

045 Запрессовка жидкого металла

050 Извлечение отливок

055 Обрезание литников

060 Визуальный контроль

065 Контроль геометрии

070 Зачистка отливок

075 Исправление дефектов

080 Приемочный контроль

 

  005  Подготовка шихтовых материалов

   Подготовка шихтовых материалов производится на шихтовом дворе. Перед загрузкой в печь все шихтовые материалы должны быть очищены от загрязнений, следов коррозии, масла, влаги, земли в пескоструйной камере и подогреты до температуры 100 – 150 ⁰С.

010 Приготовление сплава АК8М

    Применяем для плавки  печь ИАТ-0,4. Тщательно просушенный  и прокаленный тигель нагревают  до 600 – 700 ⁰С.  Затем в него загружают отходы собственного производства и чушки алюминия, после расплавления, которых вводят лигатуру Al-Si и Al-Cu при температуре 700 ⁰С и тщательно перемешивают. После их расплавления вводят лигатуру Al-Ti и Al-Mn при температуре 730 ⁰С. Магний вводят в колокольчике при температуре 700 ⁰С.

015 Рафинирование сплава

     Температуру доводят до 740 - 750 ⁰С и рафинируют подогретым до температуры 150 ⁰С гексахлороэтаном в количестве 0,1 – 0,2 % от массы сплава. Гексахлороэтан вводят в колокольчике, предварительно измельченным и обернутым в алюминиевую фольгу, и непрерывно перемешивают до прекращения выделения продуктов реакции. После рафинирования расплав выдерживают 5 – 8 мин, так как в этот  период в нем всплывают пузырьки.

020 Заливка образцов на химический анализ

    После приготовление сплава производится заливка образцов на химический анализ. Образцы заливают после каждой плавки.

025 Контроль химического анализа

    Провести химический анализ сплава  на приборе ARC MET 8000. При несоответствии химического состава сплава марке произвести подшихтовку расплава. Повторно произвести химический анализ.

030 Подготовка машины к работе

     Перед началом работы  проверить все технические параметры  машины (давление воздуха, масла  и т.д.), проверяют затяжку всех  болтов пресс-формы. Произвести смазку машины (масло индустриальное И-20), смазывают направляющие колонки и втулки, цилиндры системы выталкивания отливок, направляющие траверсы. Проверить работу машины в действии: произвести раскрытие и холостое прессование. 

035 Подготовка пресс-формы к работе

      Убедиться, что  форма крепко закреплена, плотно  закрывается, и все механизмы  ее работают  исправно. Произвести  нагрев формы электронагревом до температуры 200⁰С. Смазать детали камеры прессования (наполнительный стакан, поршень). Смазка наносится манипулятором ЛМС 100.

040 Заливка металла

     Заливка производится при температуре 630 ⁰С с помощью дозатора манипулятора А9740. По команде оператора поступающей с машины, рычаг поворачивает ковш к заливочному окну и выливает металл в камеру прессования. В этом положение ковш выдерживается в течение времени необходимого для слива остатков металла, после чего подается команда на прессование и обратный ход ковша и рычага к раздаточной печи САТ-0,25. Ковш опускается в металл на глубину ниже уровня металла в печи. Измерительный преобразователь уровня определяет глубину погружения ковша в металл независимо от измерения уровня металла в печи по мере ее опорожнения. По команде оператора ковш поднимается с печи. При этом излишки металла сливаются обратно в печь, ковш останавливается над печью до поступление команды на следующий цикл перемещения.

045 Запрессовка жидкого металла

    Включение машины для лить под давлением 711А10 производится нажатие двух кнопок. Происходит запуск гидропневматического аккумулятора, который приводит в движение пресс-поршень, металл через литниковые каналы заполняет рабочую полость формы. Отливки охлаждаются в пресс-форме 6 сек.

050 Извлечение отливок

     Манипулятор-съемник  ЛМ10Ц83.01 захватывает готовые отливки, сопровождает ее при выталкивание, и выносит из рабочей зоны и укладывает в штамп обрезного пресса.

055 Обрезание литников

     Производим обрезку  литников и облоя на прессе  П-16. В нижней неподвижной плите предусмотрено окно для удаление литников. Отливки из верхней подвижной части удаляются гидровыталкивателями. Для улавливания выталкиваемой отливки из пресса и сбрасывания ее в тару, прессы имеют подвижные лотки.

060 Визуальный контроль 

   Контролер осматривает отливку на наличие трещин, на качество поверхности, сравнивает с эталоном.

065 Контроль геометрии

     Контролер проверяет отливку по геометрии штангенциркулем на размеры, указанные в чертеже отливки.

070 Зачистка отливок

     Зачистка деталей производится на обдирочно-шлифовальном стационарном станке М3-48. Зачистка производится от остатков литниковой системы.

075 Исправление дефектов

    Основным средством исправления дефектов отливок является заварка аргонодуговой сваркой, заделка эпоксидными замазками (ЭД-5, ЭД-6, ЭД-20).

 080 Приемочный контроль

      Визуально проверить  отливку, выписать сопроводительную  карту.

 

2.4 Контроль отливок

    Целью контроля является выявление дефектов в отливках и определения соответствия химического состава, механических свойств, структуры и геометрии. Правильно разработанный технологический процесс и четкое исполнение разработанной и утвержденной технологии обеспечивает хорошее качество деталей. Все методы контроля качества отливок можно подразделить на разрушающий контроль и неразрушающий контроль.

    Разрушающий контроль может производиться как на специальных образцах, так и на образцах, вырезанных из различных участков контролируемой отливки, но в этом случаи дальнейшие использование отливки по назначение становиться невозможным. Разрушающие методы контроля предусматривают определение химического состава, механических свойств, макро- и микроструктуры.

     Неразрушающий контроль не влияет на дальнейшую работоспособность отливок, и они остаются полностью пригодными к эксплуатации, поэтому неразрушающий контроль более важен для современного машиностроения. Различают следующие методы неразрушающего контроля: контроль геометрии, визуальный контроль, рентгенконтроль, оптический, радиационный, ультразвуковая дефектоскопия, цветная дефектоскопия, люминесцентный контроль и т.д.

     Для отливки “Крышка” применяются следующие виды контроля:

     Контроль химического состава. В цеховой или заводской лаборатории проверку состава сплава производят методом спектрального анализа. Спектральный анализ основан на рассмотрении спектра лучей, излучаемых при воздействии лугового разряда на поверхность материала. По спектру определяется качественный и количественный состав сплава. Химическому анализу подвергаются расплавы всех плавок. Проверяют основные элементы

     Визуальный контроль. Чистоту поверхности отливок оценивают визуально, сравнивая их с эталоном. Отливки, имеющие дефекты, сравнивают с допустимыми дефектами утвержденных эталонов или описанными в технических условиях.

    Контроль геометрии. Геометрические размеры проверяют по литейному чертежу, на котором обычно указаны только те размеры, которые следует проверять в литейном цехе. Проводят два вида контроля: периодический контроль всех размеров отливки и постоянный контроль колеблющихся размеров. Все размеры отливок проверяются при освоении новой пресс-формы после ее изготовления и доводки. В этом случае все отливки нескольких партий обмеряют, результаты сверяют с размерами чертежа; чтобы получить точные размеры ребер и стенок, отливки разрезают на части. При длительной работе пресс-формы размеры оформляющей полости изнашиваются, поэтому периодически производят контроль размеров отливок. Проверку размеров отливок ведут от базовых поверхностей, от которых их затем обрабатывают в механическом цехе.

     Приемочный контроль. Проверяется визуально качество готовой отливки, выписывается сопроводительная карта.

 

Таблица 5 - Дефекты отливок при литье под давлением

 

Дефекты	Причины образования	Меры предупреждения	Устранения
Трещины	Задержка раскрытия пресс-формы, высокая температура заливки  металла, высокое содержание вредных  примесей, низкая температура пресс-формы, провисание пресс-формы	Укрепить пресс-формы, ускорить раскрытие  пресс-формы, повысить температуру работы	Ускорять раскрытие пресс-формы, наварка жидкого металла
Приваривание сплава к пресс-форме	Низкая твердость рабочих поверхностей пресс-формы	Воронить, азотировать рабочую поверхность пресс-формы	Незначительный дефект
Задиры на поверхности отливок	Местный перегрев пресс-формы	Изменить подвод металла в форму, повысить содержание железа в сплаве	Неисправим
Нечеткие контуры отливок	Малое давление прессов, низкая температура  пресс-формы, малое сечение питателя	Повысить давление прессования, повысить температуру работы увеличить сечение  питателя	Механическая обработка
Газовые раковины и пористость	Высокая скорость прессов изменяя смазку пресс-формы, нерациональная конструкция литниковой системы (малая толщина питателя, неудачный подвод металла)	Низкая скорость прессования уменьшить  длины смазки, улучшить литниково-вентиляционные системы	Неустраним
Увеличение размеров отливок, несоответствие геометрии отливки требования чертежа	Отход подвижных половинок формы  при прессе	Проверить усилие запирание пресс-формы, уменьшить давление пресса	Газовая электра сварка
	Неправильное определение величины усадки	Уточнить выбранную величину усадки	Не устраним

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчеты

 

3.1 Расчет литниковой системы

Площадь сечения питателя при литье под давлением - всегда наиболее узкое место литниковой системы, рассчитывают его по формуле:

F_пит = (М*1000)/(p₁* ω_вн * t₁) ,   (3)

где   М - масса отливки с литниковой системой, кг

        p₁ - плотность расплава, кг/м³ [2 табл. 8]

       ω_вн - скорость выпуска расплава, м/с

       t₁ - продолжительность заполнения форм, c

F_пит = (2,639*1000)/(2700*30*0,081) = 0,4 м²

 Определяем скорость выпуска расплава:

ω_вн = 15*К₁*К_{2 ,} (4)

где  К₁ - коэффициент, учитывающий тип отливки

       К₂ - коэффициент, учитывающий давление на сплав.

ω_вн = 15*1*2=30 м/с

Таблица 6 - Коэффициент, учитывающий тип отливки

Тип отливки	К1
Толстостенная простой конфигурации	0,75
Коробчатого сечения	1
Сложной конфигурации	1,5
Очень сложной конфигурации с тонкими   ребрами (0,5 - 0,8 мм.)	2

 

Таблица 7 - Коэффициент, учитывающий давление на сплав

Давление, Па	К2
До 20	2,5
20-40	2
40-60	1,75
60-80	1,5
80-100	1,25
Св. 100	1

 

     Определяем  продолжительность заливки формы:

τ_зап  = К₃  К₄ * 0,06 ,    (5)

 где    Кз – коэффициент учитывающий тип сплава 

          К4 - коэффициент, учитывающий среднюю  толщину стенки отливки.

τ_зап  = 0,9*1,5*0,06 = 0,081 сек

Таблица 8 - Коэффициент учитывающий тип сплава

Сплавы	Кз
Свинцово - оловянные	1,1
Цинковые	1
Алюминиевые	0,9
Медные	0,75
Сталь и чугун	0,6
Магниевые	0,45

 

     Таблица 9 - Коэффициент, учитывающий среднюю толщину стенки отливки

Толщина стенки, мм	К4
До1	0,5
1-2	0,75
2-4	1
4-6	1,15
6-8	1,3
Св.8	1,5

 

Таблица 10 - Температура формы

Основа сплава	Температура нагрева формы, оС	Примечание
Цинк	120-160	Чем больше стенка отливки, тем больше стенка формы
Алюминий	180-250
Магний	200-300
Медь	250-320