Определение массы отливки

    Масса отливки определяется по формуле: Q =V×r, где V – объем, м³; r –плотность металла, кг/м³.

Для расчета объема отливки, разобьем ее на несколько частей цилиндрической формы. Затем по формуле Vц =pR²h найдем объем каждой цилиндрической части и сложим все полученные объемы: Vотл = Vа+Vв+Vс = ((V1 –V2)+ (V3 –V4) + (V5 –V6)) =((pR²1h1 – pR²2h2)+ (pR²3h3 – pR²4h4)+ (pR²5h5 – pR²6h6)) =((3,14×0,1435²×0,0905 – 3,14×0,125²×0,0905)+(3,14×0,125²×0,026 – 3,14×0,0975²×0,026)+(3,14×0,0975²×0,052–3,14×0,068²×0,052))=0,0014+0,0005 +0,00079 = 0,00269 (м³); Q = 0,00269×7300 = 19,64 (кг).

 

Выбор размеров опок

    Применяемые в литейных цехах опоки изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых сплавов и в некоторых случаях в условиях индивидуального производства из древесины.

     Прежде чем выбрать размеры опок, следует определить место расположения литниковой системы и по таблице принять расстояния между элементами модели, литниковой системы и стенками опок. Полученные размеры опок округляют и из таблицы 4.9 выбирают внутренние размеры опок l=450мм; b=450мм; h=250мм, где l;b;h – длина, ширина и высота [14].

 

    2.6.2 Расчет элементов литниковой системы

     Литниковая система – это система каналов, предназначенная для подвода расплавленного металла и полость литейной формы и пита­ния отливки при затвердевании.

Основными элементам и литниковой системы являются литниковая чаша или воронка, стояк, шлакоуловитель, питатель, выпор.

    Литниковая чаша предназначена для приема жидкого металла из ковша и удержания шлака, попавшего вместе с металлом в чашу. Стенки чаши выполняются под углом 45º, а дно перед входом в стояк имеет возвышение (порожек).

    Литниковая воронка представляет собой расширение верхней части стояка и предназначена для приема жидкого металла.

       Литниковый стояк – вертикальный канал для подачи жидкого металла из чаши к другим элементам системы. Стояк выполняют в верхней полуформе с конусностью до 5º.

    Шлакоуловитель служит для распределения металла из стояка по питателям и улавливания шлаков, движущихся вместе с жидким металлом. Он имеет трапецеидальную форму и расположен в верх­ней полуформе. Питатель – это литниковый канал предназначен для подвода жидкого металла в полость формы. Питатель выполняют по разъему в нижней полуформе.

    Выпор предназначен для выхода газов из полости формы, пита­ния отливки при затвердевании и облегчения контроля заполнения формы. Количество выпоров зависит от размеров и конфигурации отливки, а устанавливают их в самых высоких точках верхней полуформы. Выпор имеет конусность до 5º с сечением у основания ½ ­– ¼ сечения стенки отливки.

    Припыль является добавочной частью отливки, служащей для ее питания в процессе затвердевания и для предотвращения появления в отливке усадочных раковин. Остальные функции припыли те же, что и выпора.

     Литниковая система оказывает существенное влияние на каче­ство отливки и расход металла.

Q×106      rtmÖ2g×Hр

    Вначале рассчитывается наиболее узкое сечение литниковой системы. Для сужающей системы, наиболее часто используемой при литье в песчаные формы, узким сечением является питатель, сум­марная площадь которого определяется по эмпирической формуле:

SFmin =                  , мм²;

где t - продолжительность заливки, с; m - коэффициент расхода металла: для чугунного литья 0,27 – 0,55; g – ускорение свободного падения, м/c² (g=9,83 м/c²); H_р – расчетный напор, м.

    Так как продолжительность заливки и расчетный статический напор нам известны, то найдем сначала две величины: продолжительность заливки формы t, с для отливки массой до 450 кг определяют по формуле: t= кÖQ , с где к – коэффициент, учитывающий толщину стенки отливки S, мм:

t = 2,2Ö19,64 =9,7 (с).

      Расчетный напор зависит от размеров отливки, верхней опоки расположения питателей и должен быть минимальным, но достаточным для предупреждения брака отливок по недоливу:

Н_р =(Н_ст – h_b/2h_o)×10³,м;

где Н_ст – максимальный напор, мм (высота верхней опоки);

  h_b – высота над уровнем питателей, мм;

h_o – полная высота отливки, мм.

Н_р =(119,3 – 59,3/2×91,4)×0,001 =0,118 (м).

    

    Теперь находим суммарную площадь питателя:

 SFmin = 19,64×10⁶/7,3×10³×9,7∙ 0,4Ö2×9,83×0,118 = 455,95 (мм²).

     Площадь каждого питателя равна:

F_пит = SF_min/2; F_пит =455,95/2 =227,975 (мм³).

    Площади остальных элементов литниковой системы определяются из следующих соотношений для чугунных отливок: F_ст: F_шл: F_пит = 1,15:1,1:1,0

F_ст = F_пит×1,15; F_ст = 227,975×1,15 =262,17 (мм²);

F_шл = F_пит×1,1; F_шл =227,975×1,1 =250,77 (мм²).

    После размеров элементов литниковой системы необходимо выбрать их конструкции. Литниковая чаша правильной формы тормозит металл по пути в форму, успокаивает потоки, улавливает шлаки и содействует выделению газов из металла в момент заливки. Внутренние размеры чаши устанавливаются из следующих соотношений: B =3d_ст; h = 0,7b; l =1,6b, где l,B,h – длина, ширина и высота чаши; d_ст – диаметр стояка в нижней части.

    Диаметр стояка определяется по формуле:

d_ст =Ö4×F_ст/p ; d_ст = Ö4×262,17/3,14 = 18,27 (мм).

B =3×18,27 =54,81 (мм); h =0,7×54,81 =38,367 (мм); l =1,6×54,81 = 87,696 (мм).

    Сечения питателей и шлакоуловителей имеют форму равнобедренной трапеции. Определим их размеры по таблице: h =4мм; А =29мм; B =33мм [18].

    2.6.3 Разработка чертежа литейной формы в разрезе

    Чертеж литейной формы в разрезе показан на чертеже 2.5.