Technologie tváření, slévání a svařování - sem.práce odlitek - Všichni Všem

Výrobní postup odlitku

Zadaní:

Navrhněte výrobní postup odlitku pro zadanou součást

1) Určete: - smrštění, poloha odlitku ve formě, dělící rovinu, popř. formovací podložku;
- přídavky na opracování, úkosy, popř. nepředlévané otvory;
- modelové zařízení a jeho třídu provedení.

2) Výpočet a navržení vtokové soustavy a výfuků, zakreslení vtokové soustavy do postupového výkresu.

3) Výpočet vztlaku a navržení zatížení formy.

Materiál odlitku: ČSN 42 2420
Klasifikace odlitku: střední, stupeň přesnosti odlitku 4, povaha výroby – kusová.

Smrštění

V průběhu ochlazování dochází u slévárenských slitin ke smrštění. Proto je nutné zhotovit modelové zařízení větší o míru smrštění zvolené slitiny. Velikost lineárního smrštění závisí na druhu, chemickém složení, struktuře odlitku. Vzhledem k tomu, že je odlitek vyroben ze šedé litiny, hodnota lineárního smrštění je 9 – 10 o/oo.
Na postupovém výkrese se údaj o smrštění vyznačuje červeně a umísťuje se pokud možno nad rohové razítko.

Poloha odlitku ve formě

Při určování polohy odlitku ve formě je nutné respektovat celou řadu důležitých zásad.
- funkční plochy orientovat do spodku formy
- možnost snadného zakládání jader a zajištění jejich polohy
- dutina formy musí být přístupná a umožňovat opravu
- navrhovat polohu odlitku tak, aby se co nejlépe využilo prostoru formovacího rámu a spotřeba formovacího materiálu byla co nejnižší.

Na postupovém výkrese se poloha odlitku vyznačuje zeleně písmenem N (nahoru), nebo písmenem V (vršek) a šipkou ve směru části modelu formované do vršku formy.

Dělicí rovina

Volba dělící roviny má rozhodující vliv na provedení modelového zařízení, způsob zhotovení forem, počet jader ve formě, a na dosažitelnou rozměrovou přesnost odlitku. Forma by měla mít pokud možno pouze jednu dělicí rovinu. Měla by být rovinná, vedená tak, aby počet dílů modelového zařízení byl co nejmenší. Zachovat dostatečnou pevnost a tuhost jednotlivých dílů modelu. Všechna jádra pokud možno uložit do spodku formy.
Na postupovém výkrese se dělící rovina značí zeleně a zvýrazňuje se na koncích křížky.

Přídavky na obrábění

Přídavek je vrstva materiálu na vnější nebo vnitřní ploše odlitku, která umožňuje dosáhnout přesnosti rozměrů a jakosti povrchu předepsané na výkrese součásti.

Základní rozměr z

První rozměr určující velikost přídavků na obráběn je určen vzdáleností nejvzdálenější obráběné plochy nebo čáry rovnoběžné s danou plochou. U zadané součásti je velikost z = 214 mm.

Směrodatný rozměr s

Je to největší kótovaný rozměr odlitku kolmý na základní rozměr s = 216 mm.

Velikost přídavku na obrábění

Horní přídavek 4 mm,
Spodní a boční 2,5mm.

Určení slévárenských úkosů modelů a odlitků

Úkosy se dělají na stěnách modelu z důvodu konstrukčních nebo technologických. Jejich velikost závisí na rozměrech odlitku, zvolení technologie výroby, modelovém zařízení a materiálu odlitku.

Zvolil jsem úkos typu C

Dělá se u těch ploch odlitku, které budou obrobeny nebo nebudou obrobeny, avšak konstrukce odlitku nedovoluje zmenšení příslušného jmenovitého rozměru.

Model dřevěný
a
mm α a:b
1 1°40` 1:35

Předlévané otvory

Větší dutiny odlitků navržené konstruktérem se zhotovují pomocí jader. V těchto případech vnější obrys jádra vytváří požadovaný tvar dutiny
Jádra sloužící k vytvoření vnitřních dutin a otvorů se nazývají pravá.

Známky jader

Jsou prodloužené části jader, jimiž jsou jádra uložená ve formě. Mají rozhodující význam při zajištění polohy a přenosu sil z jádra na formu.
Velikost známky jádra je l = 50mm

Úkosy známek

V případě vodorovné uložených jader se provádí zkosení čel, případně svislých ploch známek.

Výška známky H /mm/ Boční úkos Čelní úkos
do 100 1 : 30 1 : 15
Na postupovém výkrese se obrysy jader /pokud jde o řez) vyšrafují krátkými čarami. Známky jader se zakreslí plnou čarou a jejich obrys se rovněž vyšrafuje. Navíc se u nich zakreslí jejich délka, úkosy a vůle. Pro značení se přednostně použije zelená barva.

Provedení a přesnost modelového zařízení

Kvalita modelového zařízení a jeho přesnost je určena zejména požadovanou přesností odlitku, sériovostí výroby a způsobem formování. Na základě těchto údajů se navrhuje vyrobení modelového zařízení v určité třídě provedení a v určité přesnosti.

Provádění se stanovuje pomocí ČSN 04 2010 ve 12 třídách. Každé třídě provedení odpovídá určitá skupina doporučených materiálů, konstrukce a způsob výroby modelového zařízení a úprava funkčního povrchu.
Přesnost rozměrů je stanovena normou ČSN 01 4471 "Mezní úchylky rozměrů a tvarů modelových zařízení" v šesti třídách přesnosti.

Pro kusovou výrobu jsem určil třídu provedení 5, materiál modelového zařízení je řezivo jehličnaté a listnaté měkké, velkoplošné materiály a dřevotřískové desky.
Stupeň přesnosti modelového zařízení je 13, pro technologii výroby forem z běžných formovacích směsí.

Výpočty:

Výpočet hmotnosti

Vtoková soustava

Systém kanálů slouží k zaplnění formy.
Na výkrese se značí hnědou barvou.

Určení optimální licí doby

mo - surová hmotnost odlitku (kg)
s - koeficient závislý na tloušťce stěny odlitku (2,5)

Stanovení střední ferostatické výšky

Hp - střední ferostatická tlaková výška
H - výška vtokového kanálu nad zářezem (0,120m)
C - výška odlitku (0,222 m)
P - výška odlitku nad zářezem (m) při středním vtoku
pro případ, kdy P = C/2 je Hp = H – C/8

Licí rychlost

v - licí rychlost
Hp - střední ferostatická tlaková výška kovu (m)
g - gravitační zrychlení (m.s-2)
μ - odporový součinitel (0,4)

Výpočet nejmenšího průřezu vtokové soustavy

Při navržení přetlakové vtokové soustavy je nejmenším průřezem průřez zářezů, který se určí podle následujícího vztahu:

.Tvar a rozměr zářezů

Pokud má navrhovaná vtoková soustava více zářezů, pak průřez jednoho zářezu se určí tím způsobem, ze celková plocha průřezu Sz se dělí příslušným počtem zářezů.
Zvolil jsem dva zářezy.

Plocha jednoho zářezu

Velikost strany trojúhelníkového zářezu

Průřez zářezů Sz je základ pro výpočet ostatních částí vtokové soustavy.
Pro přetlakové soustavy platí podmínka: průřez vtokové-ho kanálu v nejužším místě Sk  průřez odstruskovače Ss  průřez zářezů Sz .
Pro odlitky ze šedé litiny se volí následující poměry:
Sk : Ss : Sz

2 : 1,5 : 1 pro větší a střední odlitky

Tvar a rozměry odstruskovače

Výška odstruskovače

Šířka horní plochy

Vtokový kanál

Vtokový kanál má kruhový průřez. U přetlakových soustav se průřez Sk, směrem k licí jamce zvětšuje. Úkos, kterým se stanovuje toto rozšíření, se volí 1 - 3.

Určení licí jamky

Slouží k zachycení prvního nárazu kovu při odlévání z pánve a jeho usměrnění do dalších částí vtokové soustavy. Dále zajišťuje konstantní licí rychlost při plnění formy a navíc musí zachytit i strusku, která je z pánve při lití strhávána proudem kovu.
Na postupovém výkrese se vtoková soustava kreslí červenou případně modrou barvou.

Stanovení výfuků

Výfuky slouží spolu s přirozenou prodyšností formovacích směsí a napíchanými průduchy do formy k odvodu vzduchu a vznikajících plynů z formy při odlévání a tuhnutí odlitku. Umísťují se na nejvyšší místa odlitku ve formě a podle velikosti (případně tvaru) odlitku se určí jejich počet.
Jejich průřez je převážně kruhový s tím, že směrem k vyústění výfuků z formy se tento průřez zvětšuje. Úkos, který určuje toto rozšíření, se volí 2 - 4.

Určení nejmenšího průřezu výfuků

Výpočet velikosti průřezu jednoho výfuku

Pokud je u odlitku navrženo více výfuků, pak průřez jednoho výfuku se určí tím způsobem, že celková plocha výfuků Sv se dělí příslušným počtem výfuků.

Výpočet průměru jednoho výfuku

Výpočet vztlaku a navržení zatížení formy

Výpočet na vztlak

Tento výpočet je nutné provádět, protože hustota šedé litiny v tekutém stavu je několikrát větší než hustota vody a tudíž na tělesa ponořená do ŠL působí několikanásobně větší síla než ve vodě. Tato síla se snaží horní díl formy nadzvednout a tomu se snažíme zabránit různým zajištěním formy které odvodíme ze vztlakové síly.

ρ ... měrná hmotnost kovu kg.m-3
h ... výška kovu nad dělící rovinou m
S ... půdorysná plocha odlitku m2
mv ... hmotnosti odlitku nad dělící rovinou kg
mj…hmotnost kovu vytlačována jádrem
g ... gravitační konstanta 9,81 m.s-2

Navržení zatížení formy

Pokud se forma dostatečně nezajistí proti působícímu vztlaku, dojde k nadzvednutí vršku formy a kov vzniklou spárou v dělící rovině vyteče. Zachycení vztlaku ve formě se často řeší zatěžovacím závažím.