Изготовление стержневых ящиков и моделей, описание технологии изготовления основной оснастки.

В единичном и мелкосерийном производстве отливок наиболее целесообразно модельную оснастку изготовлять из древесины. Древесина – сравнительно дешевый материал, обладает хорошими технологическими свойствами. При достаточной прочности она легко обрабатывается и после обработки имеет чистую и гладкую поверхность, что для модели очень важно. Древесина хорошо соединяется с помощью клея, гвоздей, шурупов, имеет малую плотность.

В единичном и мелкосерийном производстве модель делают по конструкторскому чертежу с нанесенной на нем технологией отливки. После тщательного изучения технологии отливки модельщик создает чертеж модели на листе фанеры. Модельный чертеж выполняется в натуральную величину по усадочному метру с припусками на механическую обработку, формовочными уклонами и стержневыми знаками. В дальнейшем этот чертеж-щиток является для модельщика основным документом. По этому чертежу модельщик склеивает заготовку для отдельных частей модели, выполняет шаблоны, необходимые для изготовления модели и стержневых ящиков, а также для контроля стержней и сборки формы.

 

1. Выбор типа и расчёт размеров литниковой системы.

 

Расчёт продолжительности заливки производится по формуле:

 

 

где S- коэф-т времени, δ- толщина стенки отливки, σ – масса одной отливки.

Для чугунных отливок S принимаем равным 2

Расчёт среднего напора

 

(2)

где Н ₀ - высота уровня расплава в чаше под уровнем подвода расплава

форму, см

Р- высота отливки по положению, см

С- высота отливки по положению при заливке, см

 

Расчёт площади минимального сечения литниковой системы

Значения коэффициента расхода литниковой системы µ:

Сплав	Сопротивление формы
малое	среднее	высокое
Чугун	0,50/0,60	0,42/0,48	0,25/0,30

Примечания: 1. В числителе приведены данные для сырой формы, а знаменателе – для сухой. 2. Малое сопротивление формы – сопротивление без поворота струи; среднее – при одном повороте струи на 90^о; высокое – при двух поворотах струи на 90^о.

 

 

Соотношение площадей сечения элементов литниковой системы

∑Fст: Fшл: Fлит = 1: 1,1: 1,15,

 

Отсюда:

F_ст = 4,9см²;

F_шл = 4,2 см²;

F_пит = 3,8 см².

 

Проектирование и расчёт размеров элементов литниковой системы

 

 

Стояк

 

 

Далее определяется размер стояка внизу из уравнения ,

откуда

 

Диаметр стояка сверху, под воронкой, определяется с учётом необходимой конусности стояка

 

 

 

где Н_ст - высота стояка до воронки, мм.

 

Литниковая воронка

 

 

 

 

Металлоприёмник

Размеры принимаются по соотношениям

 

h _мм = 1,5 d = 37,5 мм

r = 0,625 d = 16 мм

 

Питатель

 

Минимальная высота питателя рассчитывается по справочной формуле:

 

где Т_зал – минимальная температура заливки, ^оС;

Т_л – температура ликвидуса чугуна ^оС.

 

Принимаем высоту питателя h_пит=6 мм.

 

Ширина питателя вверху

 

 

Ширина питателя внизу

 

 

(9)

 

 

Шлакоуловитель

 

Высота шлакоуловителя определяется из условия: ,

 

принимаем

 

Ширина шлакоуловителя снизу

 

Ширина шлакоуловителя сверху

 

 

 

Эскиз элементов литниковой

системы

 

Рис. 5

 

 

9. Моделирование заливки и охлаждения

 

Определившись с расположением отливки в форме и конструкциями стержней, что бы определиться с технологией получения отливки, выявить появление возможных дефектов произведём анализ предварительного моделирования заливки формы и охлаждения отливки согласно нашей технологии формы.

 

Для этого создаём пошагово 3-х мерную модель заливаемой формы в программном комплексе САПР Solid Works.

 

 

Рис. 6. 3D-модель отливки.

Сохраняем модель в формате *.STL, в котором информация об объекте хранится как список треугольных граней, которые описывают его поверхность, и их нормалей.

 

 

Для анализа используем программный комплекс LVM-flow. Он представляет собой модульную программу с пошаговым выполнением действий. Этапы подготовки к расчёту представлены ниже:

1. Экспортируем модель в формате *.STL в модуль «3d конвертер»:

Разделяем модели отливки и стержней, выполняющих проточные полости в них.

 

 

 

Рис. 7. Модель в модуле «3d конвертер» (в виде треугольных граней, которые описывают поверхность модели, и их нормалей).

 

1. Сохраняем файл во внутренний формат с расширением *.cvg.

2. Открываем сохранённый файл в модуле «Начальные условия»

3. Как первый шаг в подготовке модели для выполнения расчетов необходимо разбить всю расчетную область на дискретное число объемных элементов. Форма генерируется автоматически.

 

Рис. 8. Модель в модуле «Начальные условия» после разбивки на дискретное число объемных элементов

 

 

 

Рис. 9. Сечение модели в модуле «Начальные условия».

 

4. Назначаем материалы для каждого из объектов:

- материал для жидкого расплава ВЧ-50 с начальной температурой заливки – 1380 ^оС.

- материал стержней – Alfaset-смесь, с начальной температурой 20 ^оС.

 

5.Сохраняем проект в формате *.00

6. В модуле «Моделирование затвердевания» открываем сохранённый файл и запускаем моделирование.

7. Анализ производим в модуле «Банк паспортов».

 

Рис. 10. Сечение усадки в модуле «Банк паспортов».

 

В ходе анализа выявлено, что вся усадочная пористость находится на верхней поверхности (рис. 10). Технология разработана правильно.

Теперь нужно смоделировать весь процесс заливки и охлаждения металла. Для этого выполняем снова пункты 1-7, только в пункте 6 файл открываем в модуле «Полная задача».

 

Рис.11. Усадка в модуле «Банк паспортов».

Форма заполняется хорошо, положение усадочной пористости существенно не изменилось.