Выбор режима термообработки
Термическая обработка производится с целью повышения прочности и твердости, увеличения срока службы детали, снятия внутренних напряжений.
Различают следующие виды термической обработки стали:
- Закалка;
- Отпуск;
- Отжиг;
- Нормализация;
- Обработка холодом;
- Химико-термическая обработка;
- Цементация;
- Азотирование;
- Хромирование.
Данная отливка требует высокой прочности, твердости и хорошей обрабатываемости резанием. Такие свойства можно получить при нормализации (880 - 900°С) с высоким отпуском (620 – 650 °С). Представляем в виде графика (рис. 1).
Рисунок 1 График термообработки.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
Структура доэвтектоидной стали при нагреве ее до критической точки Ас1 представляет собой смесь перлита и феррита. В точке Ас1 начинается фазовая перекристаллизация перлита, т.е. превращение его в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве (от точки Ас1 до точки Ас3) избыточный феррит растворяеться в аустените, при достижении точки Ас3 (линия GS) этот процесс заканчивается. Выше точки Ас3 структура стали становиться аустенитной.
При повышении температуры выше точки Ас3 мелкие зерна аустенита соединяются между собой, размеры их увеличиваются.
При охлаждении стали аустенит испытывает превращения и формирование новой структуры, что существенно зависит от размера зерна аустенита. Чем меньше зерна аустенита, тем меньше будут размеры зерен феррита и перлита, а в закаленных сталях меньше размеры кристаллов мартенсита. Мелкозернистый аустенит способствует улучшению механических свойств стали. Увеличивается сопротивление хрупкому разрушению. Снижается температурный порог хрупкости.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
Чертеж отливки
При конструировании литых деталей необходимо учитывать технологию изготовления отливки. Конструкция деталей должна быть технологичной, то есть удобной для выполнения литой заготовки.
Конструкция детали «Барабан» является средней сложности, имеет форму цилиндра. Внутренняя поверхность формируется стержнями, при этом она достаточно равностенная. Деталь имеет габаритные размеры 652´395´652 мм. Материал для изготовления отливки 35Л. К отливке предъявляют высокие требования по качеству наружной поверхности. Наиболее ответственной частью является внутренняя полость формируемая стержнями, принимаем данную поверхность за базовую.
При разработке чертежа отливки необходимо решить следующие вопросы:
- выбор плоскости разъема;
- выбор базы;
- назначение припусков на механическую обработку;
- конструирование стержневых знаков;
- назначение уклонов и галтелей;
- определения типа литниковой системы.
При выборе положения отливки в форме необходимо учитывать:
- условия работы отливок, наиболее ответственные части отливки расположить внизу формы, менее ответственные вверху, т.к. неметаллические включения всплывают вверх;
- обрабатываемые поверхности отливки расположить внизу, вертикально, наклонно;
- базу и обрабатываемые поверхности отливки располагать в одной полуформе (по возможности);
- термоузлы отливки (массивные) располагать под прибылью, нежелательно большие горизонтальные плоскости с тонкими стенками располагать в верхней опоке, т.к. на отливке образуется ужимина.
Исходя из выше перечисленного наиболее рационально, расположить отливку вертикально, подвод металла будет осуществляться по наружному диаметру отливки. Плоскость разъема горизонтальная, наружные и внутренние поверхности отливки формируются стержнями.
Назначение припусков на механическую обработку и усадку производится на все обрабатываемые поверхности отливки. Размер припусков берется в зависимости от вида сплава,
габаритов детали, класса точности, типа производства, положения отливки.
На нижние и боковые поверхности припуски одинаковые и наименьшие, на верхние поверхности припуски увеличивают.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
Качество поверхности соответствует 9т классу точности, допуск линейных размеров отливки на сторону 3,6 мм. Отклонение от массы отливки 1,2 %. Усадка 1,5 %.
Стержневые знаки необходимы для устойчивого положения стержня в форме.
Стержни простые по геометрии, устанавливаются при сборке в количестве трех штук.
В форме стержни устанавливаются вертикально на стержневые знаки цилиндрической формы, которые соответствуют диаметрам отверстий отливки.
Формовочные уклоны предусматривают на модели, чтобы хорошо вынуть ее из формы. Формовочные уклоны выполняются за счет изменения размеров отливки, а именно в сторону увеличения размеров. Уклон проставляется в градусах или в мм.
Уклоны назначаются в соответствии с ГОСТ 3212-80. Уклон составляет 0°,33¢.
В острых углах отливки и в местах переходов от толстых стенок к тонким предусматриваются галтели, чтобы снизить внутренние напряжение в отливках. Радиус галтелей зависит от толщины сопрягаемых стенок.
Галтели рассчитываются по формуле:
R= 
´ 
; (7)
где: a,b – толщины сопрягаемых стенок
R= ´ 
мм.
Неуказанные литейные радиусы = мм, остальные после расчетов показываются на чертеже.
Выбор литниковой системы зависит от конфигурации отливки, вида сплава, габаритов и расположения отливки в форме. В любом случае выбирают место подвода и способ подвода металла.
Для получения отливки применяют нижнебоковую литниковую систему с подводом металла через коллектор по двум питателям. На массивных стенках будут установлены закрытые прибыли. Представим эскиз отливки в виде рисунка (рис. 3).
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
Рисунок 3 Эскиз отливки «Барабан».
Методика заливки
При разработке метода 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 опок, метод центрирования, выбор вентиляции формы;
- выбор способа сборки форм
- выбор положения формы при заливке.
Способ формовки определяется конфигурацией и габаритами отливки, типом производства и положением отливки в форме. При серийном и массовом производстве желательно проектировать только машинную формовку. Не высокие, простые отливки формуются на прессовых машинах. Сложные, рельефные отливки получают на встряхивающих машинах. Чтобы выбрать способ формовки, нужно согласовывать размеры отливки с размерами стола машины.
Производим формовку на встряхивающих машинах с подпрессовкой. Форма состоит из двух полуформ.
При выборе поверхности разъема формы следует учитывать:
- положение отливки в форме; желательно всю отливку помещать в нижней опоке, а в верхней литниковую систему (если позволяет конструкция отливки). На основании выбранного положения отливки в форме определяется размер формы;
- число разъёмов должно быть минимальным, а поверхность разъёма простой и плоской;
- поверхность разъема формы должна обеспечить свободный выем модели из формы,
контроль положения стержней в форме относительно друг друга и формы, контроль толщины стенки отливки;
- разъём формы должен быть таким, чтобы все или основные стержни устанавливались в нижней полуформе;
- разъем формы должен обеспечить удобный выход воздуха и газа из стержня, болванов, углублений и обеспечить наименьшее количество дефектов по перекосам;
Плоскость разъема формы простая, плоская. При сборке формы устанавливаются стержни.
Выбор границ, количества и мест установки стержней производится в зависимости от конфигурации внутренней полости отливки и её габаритов. В зависимости от сложности конфигурации может быть применено N-ое количество стержней.
Внутренняя полость отливки формируется тремя стержнями. Стержени фиксируются в форме на стержневых знаках цилиндрической формы.
Некоторые рекомендации по изготовлению стержней:
- избегать длинных, тонких, нежестких стержней;
- избегать подвесных стержней, а если без них нельзя, то нужно развить верхний знак;
- стержни должны иметь такую конфигурацию, при которой их знаки должны располагаться в знаках формы, а не висеть в воздухе;
- чтобы стержни устойчивее крепились в форме, на знаках делают фиксаторы или пояски;
- размер знака берется по таблицам в зависимости от габаритов стержней (горизонтальный, вертикальный, верхний и нижний);
- между знаком стержня и знаком формы проектируют зазор, размер которого от 0,2 до 5,5 мм и назначают от габаритов стержня. Зазор в форме присыпают сухим песком или применяют глиняную прокладку. Выбор литниковой системы зависит от конфигурации отливки, вида сплава, габаритов и расположения отливки в форме. В любом случае выбирают место подвода (тонкое, массивное) и способ подвода (верхняя система, нижняя) металла. Составляют конструкционную схему литниковой системы и производят расчет. Определяют линейные размеры стояка коллектора, питателей и прибылей. Во всех случаях литниковая система должна обеспечить хорошее питание отливки в процессе кристаллизации.
Литниковая система нижнебоковая сужающаяся, с подводом металла через коллектор.
Выбор опок производится на основании вида формовки (безопочная, пескометная, почвенная, машинная), габаритных размеров отливки, литниковой системы, расстояния между ними, расстояния модели от края опок и т.д. В связи с машинной формовкой габаритные размеры опок определяются в соответствии с ГОСТ 2133-75.
Вентиляция формы осуществляется через каналы литниковой системы, через газоотводные каналы в стержнях, в форме, через газоотводные трубки.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подп. |
| Дата |
| Лист |
| АТДП.150104.08.122 ПЗ. |
Вывод газов из полости производится через выпоры и вентиляционные наколы на поверхности формы.
Выбор способа положения формы при заливке зависит от габаритов отливки, толщины стенок, вида сплава и т.д. Формы заливают вертикально горизонтально, наклонно.
Форма при заливке располагается горизонтально без наклона.
Рисунок 4 Эскиз литниковой системы.
а) вид сбоку;
б) вид сверху;
1 – стержень;
2 – верхняя полуформа;
3 – нижняя полуформа;
4 – жеребейки;
5 – штыри.