- •Постановка и оценка задачи
- •Задание
- •Характеристика сплава
- •Разработка технологии производства детали
- •2.1 Выбор и обоснование способа получения отливки
- •2.2. Выбор положения отливки при заливке и выбор плоскости разъема.
- •2.3. Припуски на механическую обработку.
- •2.4. Формовочные уклоны
- •2.5. Галтели
- •Определение внешнего контура и размеров стержня
- •Определение конструкции и размеров модели
- •2.8. Выбор размеров опок
- •Расчет элементов литниковой системы
- •Составление эскиза формы
- •Основания выбора и краткое описание плавильного агрегата
- •Методика контроля качества отливок
- •2.12.1. Основные виды дефектов отливок
- •Оценка эффективности технологического процесса
Постановка и оценка задачи
Задание
Разработать технологию серийного производства детали методом отливки (рисунок 1).
Вариант |
Программа, шт/год |
Материал |
Размеры, мм |
||||||||
D1 |
D2 |
D3 |
D4 |
D5 |
D6 |
L1 |
L2 |
L3 |
|||
7 |
3000 |
СЧ20 |
200 |
240 |
400 |
450 |
260 |
12 |
260 |
20 |
160 |
Рисунок 1 – Рис. 5, строка 7.
Деталь предлагаемая в задании относится к группе втулок (рисунок 2). Максимальный диаметр изделия – 450 мм, толщина фланцев – 20 мм, вдоль оси втулки проходит сквозное отверстие с диаметрами D1 = 200 мм и D2 = 240 мм. Масса детали = 60.0343 кг, объём = 8.5*10-3м3. Количество изделий производимых за год – 3000 шт.
Рисунок 2 – Втулка.
Характеристика сплава
Данный в задании сплав СЧ20 ГОСТ 1412 – 85 относится к группе ферритных и ферритно – перлитных чугунов, имеет следующий химический состав (Таблица 1.)
Таблица 1. Химический состав применяемый для изготовления втулки
Марка чугуна |
Массовая доля элементов |
||||
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
СЧ 20 |
3,3…3,5 |
1,4…2,2 |
0,7...1,0 |
0,2 |
0,15 |
Содержание углерода в СЧ 20 (3,3…3,5% C и 1,4…2,2% Si). В СЧ 20 находится до 1% марганца.
Надежность и долговечность втулки зависит от механических и технологических свойств материала, из которого она изготовлена. В таблице 2. показаны механические свойства чугунов при сжатии, растяжении, изгибе и кручении.
Прочностные свойства чугуна (σв, σс, τв, σu ) определяются характером его структуры, которая в свою очередь, зависит от химического состава и условий охлаждения чугуна в литейной форме.
Таблица 2. Механические свойства чугуна
Марка чугуна |
При растяжении |
||||||
σв, МПа |
HB |
Е • ,МПа |
δ, % |
,МПа |
|||
СЧ 20 |
196 |
170...241 |
85 |
0,4...0,6 |
90 |
||
При сжатии |
При кручении |
||||||
, МПа |
φ, % |
, МПа |
, МПа |
, МПа |
|||
850 |
30 |
120 |
300 |
100 |
|||
При изгибе |
КСU, Дж/ |
φ, % при вибрации под нагрузкой |
|||||
, МПа |
, МПа |
40 |
30 |
||||
400 |
67 |
Прочность серого чугуна определяется, прежде всего, его металлической основой. Такие свойства как σв, ударная вязкость (КСU), длительная прочность зависят как от свойств металлической основы, так и от формы или размеров и количества графитных включений.
Прочность серого чугуна зависит от вида нагружения: при растяжении σв имеет наименьшее значение; наибольшее значение прочности серые чугуны имеют при сжатии. При кручении τв и изгибе σu ниже, сжатии, но выше чем при растяжении. Усталостная прочность характеризуется по пределам выносливости (σ-1, τ-1, σ-1С и σ-1u), значения которых почти равны при различных видах нагружения (таблица 2). От предела выносливости зависит долговечность картера шестерен.
Пластические свойства ферритных чугунов СЧ 20 зависят от вида нагруженного состояния: при сжатии φ наиболее высокое, при кручении и изгибе пластичность меньше и при растяжении еще меньше (δ = 0,4...0,6).
Ударная вязкость выявляет склонность к хрупкому разрушению и определяется работой распространения трещины, чем больше KCU, тем меньше возможность внезапного хрупкого разрушения. Ударная вязкость серого чугуна зависит от пластичности.
Твердость чугуна почти полностью зависит от структуры металлической основы, а модуль упругости зависит от графита.
Физические свойства серого чугуна (плотность, тепловые свойства) зависят от состава и структуры, а именно от марки чугуна (таблица 3). В жидком состоянии плотность можно принять для серого чугуна ρ = 6,7..7,1 г/ .
Коэффициент линейного расширения (α), теплоемкость (с) и теплопроводность (λ) зависят также от состава и структуры чугуна, но главным влияющим фактором является температура, с повышением которой с и α увеличиваются, а λ понижается.
Таблица3. Физические свойства серого чугуна.
Марка чугуна |
ρ, г/ |
, 1/ºC |
, калл/(см•с•ºC) |
, Дж/кг•ºC |
tл, ºС |
СЧ 20 |
7,0...7,2 |
10...11 |
0,10...0,12 |
586...628 |
1200...1240 |
Коррозионная стойкость серого чугуна повышается по мерее измельчения графита и уменьшения его количества, при однофазной структуре матрицы, а также при уменьшении Si, S и P. В чистой атмосфере металла составляют 0,025 мм/год, в городской атмосфере – 0,125 мм/год, в воде – < 0,125 мм/год, в почве – 0,13...0,60 мм/год. Термостойкость серого чугуна определяется механическими свойствами, теплопроводностью и коэффициентом расширения. Чем больше α, δ и σв, меньше Е, тем выше термостойкость.
Технологические свойства – обрабатываемость чугуна определяются его составом и структурой. Обрабатываемость серого чугуна связана с его твердостью НВ обратной зависимостью. Присутствие графита при механической обработке делает структуру ломкой и давление на инструмент уменьшается. Обрабатываемость оценивается стойкостью инструмента или по эквивалентной скорости резания. При 150 НВ – Vэкв = 1,0; при 180 НВ – Vэкв = 0,65 и при 200 НВ – Vэкв = 0,55.
Литейные свойства характеризуются по жидкотекучести, которая определяется по спиральной пробе, отливаемой в песчаной форме. Жидкотекучесть (λж) повышается с увеличением углеродного потенциала и температуры заливки. Чем ниже марка чугуна и выше содержание С, тем больше λж. При высоком значении λж уменьшается вероятность образования спаев, газовых раковин, усадочной пористости.