Лабораторная работа по дисциплине «Материаловедение» для ВГУИТ

Лабораторная работа № 6 Литье в песчаные формы Цель  работы: изучить последовательность изготовления отливок методом литья в песчаные формы; проанализировать преимущества и недостатки данного метода.   Оборудование, приспособления, инструмент, материалы: печь электрическая, опока, литниковая система, модель, песчаная смесь, лопатка, трамбователь, заливной ковш, литьевой металл.   Теоретические сведения Литейное производство — отрасль машиностроения, которая занимается изготовлением фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму (называемую литейной формой), полость которой имеет конфигурацию заготовки или детали. Основная задача литейного производства — получение заготовок, максимально приближенных по форме и размерам к форме и размерам готовой детали, чтобы последующая обработка заготовок сводилась к отделочной обработке и шлифованию. Существуют следующие методы литья:

• в песчаные формы;
• в металлические формы (кокили);
• в оболочковые формы;
• по выплавляемым моделям;
• под давлением;
• центробежное литье и др.

Из общего выпуска отливок около 75 % производят в песчаных формах, 20 % — в металлических, 5 % — другими способами литья. Для производства отливок используют следующие сплавы:

• чугуны (серый, белый, ковкий, модифицированный, высокопрочный магниевый);
• стали (углеродистые и легированные);
• сплавы цветных металлов (медные, алюминиевые, магниевые, титановые).

Основные литейные свойства сплавов :

• жидкотекучесть — способность сплавов течь в расплавленном состоянии по каналам литейной формы, заполняя ее полости; различают сплавы с высокой жидкотекучестью (серый чугун, сплавы алюминия с кремнием, кремнистая латунь), сплавы со средней жидкотекучестью (углеродистые стали, белый чугун, сплавы алюминия с медью и магнием), сплавы с пониженной жидкотекучестью (магниевые);
• усадка — свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении, различают линейную и объемную усадку, выраженные в относительных единицах; усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин, коробления;
• низкая способность к поглощению газов в жидком состоянии;
• минимальные литейные напряжения и др.

Изготовление отливок в песчаных формах  производится в следующей последовательности:

• изготовление модельных комплектов;
• подготовка формовочных материалов и смесей;
• изготовление литейных форм;
• изготовление стержней;
• сборка и заливка форм, выбивка, очистка и обрубка отливок;
• контроль качества отливок.

Литейные формы при литье в песчаные формы изготавливают по литейным моделям в литейных опоках.    Литейная опока — приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении формы. Модельный комплект — совокупность технологической оснастки, необходимой для создания в форме полости, соответствующей конфигурации отливки. В модельный комплект включают: модели, подмодельные плиты, стержневые ящики, модели элементов литниковой системы. Литейная модель повторяет наружное очертание отливки; литейные стержни используют для получения отверстий, полостей в отливках; литниковая система — система каналов, по которым расплавленный металл поступает в полость литейной формы. Литниковая система (рис. 1) обычно состоит из литниковой чаши 1, вертикального канала — стояка 2, шлакоуловителя 3, питателей 4, выпора 5. Формы и стержни изготавливают из формовочных и стержневых смесей, которые должны обладать следующими свойствами: пластичностью; текучестью; газопроницаемостью; прочностью; противопригарностью. Формовочная смесь содержит кварцевый песок, глину, воду и противопригарные материалы. К противопригарным материалам относятся: каменный уголь, мазут, графит, краски и др. Для повышения прочности стержней используют связующие материалы. Они делятся на два класса: А — неводные и Б — водные, растворяющиеся в воде. К крепителям класса А относятся: масла битумы, канифоль, класса Б — декстрин (продукт, получаемый из картофельного или маисового крахмала обработкой разбавленными кислотами при нагревании), патока, барда (отход, получаемый при обработке древесины слабой сернистой кислотой, в процессе изготовления бумаги). При проектировании отливок необходимо выполнять следующие требования:

• простота конструкции отливки;
• наружные и внутренние поверхности отливок должны иметь уклоны;
• толщина стенок не должна быть меньше определенной величины, зависящей от применяемого сплава и способа отливки; так, наименьшая толщина стенок для отливок из чугуна составляет — 3…5 мм, стальных отливок — 5…8 мм, отливок из цветных металлов — 3…5 мм;
• величина припуска на обработку определяется сложностью отливки, способом ее изготовления и составляет: при чугунном литье — 3…4 мм, стальном литье — 4…5 мм;
• для предотвращения внутренних напряжений, неравномерной усадки и трещин толщина стенок выполняется одинаковой;
• наиболее ответственные поверхности, подвергающиеся механической обработке, располагают в нижней части формы.

  Проектирование технологии изготовления отливок. Прежде чем приступить к проектированию технологического процесса изготовления отливки, необходимо выбрать наиболее рациональный способ ее производства, который наряду с требующимися служебными свойствами изделия обеспечил бы наиболее высокие технико-экономические показатели производства и экономный расход материалов. Целесообразность выбранного способа изготовления заготовки может быть определена путем сравнительного расчета относительных себестоимостей вариантов изготовления. При выборе способа изготовления заготовки в большинстве случаев достаточно определить относительную технологическую себестоимость сравниваемых способов, которая складывается из стоимости материалов, заработной платы рабочих, расходов на оснастку и инструмент, на обслуживание и эксплуатацию оборудования и т. д.   Технологический процесс изготовления отливки проектируют в определенной последовательности и в соответствии со стандартами ЕСКД, ЕСТД и др. При проектировании поступают следующим образом. Исходным документом для разработки отливки является чертеж детали (рис. 2), на котором поверхности, подлежащие механической обработке, отмечены знаком На чертеже отливки наносят модельно-литейные указания.    Дополненный таким образом чертеж при единичном и мелкосерийном производстве представляет собой основной технологический документ. Он определяет все особенности технологического процесса и является основой для проектирования и изготовления модельного комплекта и выбора других приспособлений (опок, шаблонов и пр.), необходимых для изготовления литейной формы. В массовом и крупносерийном производстве на все объекты модельной оснастки разрабатывают рабочие чертежи и технологию изготовления каждого объекта оснастки. Правила графического выполнения на карте эскизов элементов литейной формы и отливки устанавливает ГОСТ 3.1125-88 [1]. Чертеж (или эскиз) собранной формы выполняют со всеми размерами. Он должен давать представление о расположении стержней, литниковой системы, холодильников, выпоров, прибылей. С этой целью вычерчивают минимально необходимое число разрезов формы с тем, чтобы можно было собрать форму, не прибегая к помощи чертежа отливки. При разработке эскиза отливки с литейно-модельными указаниями на эскиз детали условно наносят (рис. 3): плоскость разъема модели и формы; припуски на механическую обработку; контуры стержня со стержневыми знаками; формовочные уклоны на вертикальных стенках; отверстия, не получаемые при литье, зачеркивают тонкими линиями. Рис. 3. Чертеж отливки.   При нанесении технологических указаний на чертеже детали определяют оптимальный разъем модели и формы, положение отливки в форме при заливке, последнее устанавливают в зависимости от конфигурации отливки, вида формы, литниковой системы, требований в отношении плотности металла, шероховатости поверхности и т. д. Для получения плотной отливки в соответствии с принципом направленной кристаллизации наиболее массивные ее узлы располагают при заливке сверху, ответственные поверхности отливки стремятся расположить внизу или вертикально. Разъем модели и формы показывают отрезком, над которым указывается буквенное обозначение разъема – МФ (см. рис. 3). Положение отливки в форме при заливке указывается стрелками и буквами В (верх) и Н (низ). При определении разъема модели и формы выбирают такой вариант, который обеспечивает наименьшую трудоемкость изготовления модельной оснастки и формы, беспрепятственное удаление модели из формы, повышение размерной точности отливки и уменьшение затрат на очистку и дальнейшую ее обработку. При использовании неразъемных моделей указывают только разъем формы; его обозначают буквой Ф. На чертеже указывают также припуски на механическую обработку. Припуск — слой металла, предназначенный для удаления в процессе механической обработки отливки. Величину припусков выбирают в зависимости от способа литья, материала и класса точности отливки, наибольшего размера отливки, а также положения обрабатываемой поверхности в форме в момент заливки. Для отливок черных и цветных металлов и сплавов припуски назначают по ГОСТ 26645-85 [2]. Для тех поверхностей отливки, которые при заливке металлом формы обращены вверх, назначают припуск больший, чем на нижних и боковых поверхностях, так как неметаллические и газовые включения скапливаются обычно наверху. Припуски на механическую обработку наносят сплошной тонкой линией. Отверстия, впадины и т. п., не выполняемые при отливке детали, зачеркивают сплошной тонкой линией. Для облегчения извлечения модели из формы на ее вертикальных поверхностях (перпендикулярных к плоскости разъема) выполняются уклоны. Уклоны могут быть конструктивными и формовочными. Уклоны, предусмотренные при конструировании отливок, называют конструктивными; размеры отливок в этом случае не изменяются. При отсутствии конструктивных уклонов предусматривают формовочные уклоны, которые влекут за собой изменение размеров отливки. Формовочные уклоны в зависимости от требований, предъявляемых к поверхностям отливки, следует выполнять в соответствии с ГОСТ 3212-92 [3]. Для получения на отливках плавных переходов от одной поверхности к другой предусматривают галтели, которые улучшают качество отливок. Далее, для нанесения технологических указаний на чертеже детали определяют число стержней, оформляющих внутренние полости отливки или отдельные ее внешние части и их границы. Стержни, их знаки изображают в масштабе чертежа сплошной тонкой линией. Стержни в разрезе следует штриховать только у контурных линий. Стержни обозначают буквами ст. и порядковыми номерами, например, ст. 2. Размеры знаков стержней – по ГОСТ 3212-92. Устанавливают тип литниковой системы, места подвода питателей к отливке. Рассчитывают литниковую систему и показывают на чертеже детали во всех необходимых проекциях, позволяющих получить полное представление обо всех ее элементах. Литниковую систему выполняют в масштабе изображения детали сплошной тонкой линией. Сечения элементов литниковой системы не штрихуют. Прибыли и выпоры вычерчивают так же, как и литниковую систему — в масштабе и во всех необходимых проекциях. Каждой прибыли присваивается порядковый номер. На чертеже отливки показывают холодильники и другие элементы, применение которых необходимо для получения качественной отливки. Технологическая документация технологических процессов литья в зависимости от типа производства и вида технологического процесса кроме карты эскизов КЭ включает: маршрутную карту МК, карту технологической информации КТИ и др. Формы и правила оформления документов на технологические процессы литья изложены в ГОСТ 3.1401-85 [4]. Технологические документы определяют как порядок, так и условие выполнения технологических операций при изготовлении отливки, В них также перечисляют необходимые материалы, оборудование, оснастку, основной и вспомогательный инструмент, норму выработки в смену, расценки на одну отливку. В технологических документах приводят перечень технологических указаний по изготовлению модельного комплекта, стержневых ящиков, литейной формы и стержней, указывают продолжительность и температуру заливки металла в форму, температуру выбивки отливки из формы, способы очистки поверхности отливки, термической обработки и контроля.

Проектирование и расчет литниково-питающей системы.

Проектирование литниково-питающей системы обусловливается характером производимых заготовок, выбранным способом их получения, а также числом располагаемых в форме моделей. При расчете литниковой системы необходимо учитывать следующие требования:

• литниковая система должна обеспечивать заполнение формы металлом за оптимальное время и с определенной скоростью;
• во всех сечениях литниковой системы давление металла должно быть равно или больше атмосферного во избежание застоя газов;
• при заданной продолжительности заливки скорость металла, вытекающего из питателя, должна быть небольшой;
• литниковая система должна задерживать неметаллические включения;
• расход металла на литниковую систему должен быть минимальным.

Расчет сводится к определению площади минимального сечения элемента литниковой системы с последующим определением (по соотношениям) площадей сечений остальных элементов системы. Площадь минимального поперечного сечения элемента литниковой системы F_min равна                                  где m — масса металла, прошедшего через минимальное сечение, кг; t — продолжительность заливки жидким металлом, с; r — плотность жидкого металла, г/см³; m — коэффициент литниковой системы, учитывающий потери на трение поворота (0,3…0,5); H_р — расчетный напор, см. Продолжительность заливки формы жидким металлом определяется по формуле                                                                                  где     d — преобладающая толщина стенки отливки, мм; s — коэффициент, зависящий от толщины стенки и конфигурации отливки, для различных сплавов: чугуна s = 1,7… 2,0; стали — 0,91 … 1,7; медных — 2,0 … 2,1; алюминиевых — 1,7 … 3,0; магниевых — 2,3 … 4,5.   Расчетный напор H_р зависит от способа заливки, типа литниковой системы, положения отливки в форме и ряда других факторов. Для наиболее распространенного в литейном производстве случае подвода металла в форму по разъему, H_р можно рассчитать по формуле   где    H_о — первоначальный максимальный напор или расстояние от горизонтальной оси питателей до верхнего уровня металла в чаше, см; p — расстояние от самой верхней точки отливки до уровня подвода жидкого металла, см; с — высота отливки (при заливке) (рис. 4).   Площади сечений каналов литниковой системы шлакоуловителя и стояка выбираются из соотношений:   F_ст : F_шл : F_пит = 1 : 1,2 : 1,4  — для чугунных отливок;   F_ст : F_шл : F_пит = 1,1 : 1,3 : 1,5  —  сталей;   F_ст : F_шл : F_пит = 1 : 2 : (2…4)  —  медных сплавов;   F_ст : F_шл : F_пит = 1 : (2…4) : (2…6)  — алюминиевых и магниевых сплавов. Рис. 4.  Определение расчетного напора при заливе металла через литниковую чашу:               а, б – p = 0; Н_р = Н₀; в, г – p = c; Н_р = Н₀ – p/2   После расчета площадей сечений определяют размеры всех элементов литниковой системы. Для прямого круглого стояка определяют его диаметр. Шлакоуловители используют прямоугольные или трапециевидные. Наиболее часто используемые трапециевидные шлакоуловители (рис. 5) имеют следующие соотношения размеров:   b_{шл. в} = 0,8 b_{шл. н,}   b_шл = 1,4 b_{шл. н,} Поперечные сечения питателей обычно имеют прямоугольную форму.  

Рис. 5. Сечение трапециевидного шлакоуловителя

 

Определение габаритов опок.

  Они определяются габаритами формуемой модели, числом моделей в одной опоке, размерами стержневых знаков и др. Выбор опок должен удовлетворять следующему условию — толщина слоя формовочной смеси вокруг отливки должна быть такой, чтобы при заливке от статического и динамического давления металла не произошло разрушение и деформация формы. Типы и основные размеры литейных опок установлены ГОСТ 2133-75. Минимальные внутренние размеры опок получаются, если к габаритным размерам модели с литниковой системой прибавить некоторые расстояния. Расстояние «а» от тела отливки или модели до края опоки берется для мелких опок 5…30 мм, средних — 60…100 мм, крупных — 100…150 мм. Расстояние «б» от модели до нижней полости формы берется для мелких опок 6…40 мм, для средних — 60…120 мм,  крупных — 100…150 мм; от стержневых знаков принимается 40…120 мм. Расстояние «в» от модели до верхней плоскости формы берется для мелких опок 50…60 мм,  средних — 60…120 мм,  крупных — 100…160 мм.   Определение размеров литейной формы.   Размеры отливки по сравнению с размерами рабочей полости литейной формы уменьшаются на величину линейной усадки сплава. Поэтому рабочая полость кокиля или размеры модели для изготовления разовой песчано-глинистой формы должны иметь размеры, которые больше размеров отливки на величину усадки. Например, усадка алюминиевых сплавов — 1,0 %; магниевых — 1,4 %; медных — 1,6 %; серого чугуна — 1 %; углеродистых сталей — 2 %; высоколегированных сталей — 2,4 %.   Контроль качества отливок. К основным способам контроля отливок относятся следующие:

• наружный осмотр (выявляются наружные дефекты отливки);
• выявление внутренних дефектов — трещин, раковин и т.п., размеры и глубину их залегания радиографическими (рентгеноскопия, гамма-дефектоскопия) и ультразвуковыми методами;
• контроль размеров отливок;
• испытание механических свойств (на отдельно отлитых либо прилитых образцах) на растяжение, при изгибе, проверка твердости, микроструктуры;
• контроль химического состава металла.

Основными видами дефектов отливок, установленных ГОСТ 19200-80 [5], являются следующие:

• несоответствие по геометрии:

а) недолив – дефект в виде неполного образования отливки вследствие незаполнения полости литейной формы металлом при заливке; б) перекос – дефект в виде смещения одной части отливки относительно осей или поверхностей другой части по разъему формы, модели или опок вследствие их неточной установки и фиксации при формовке и сборке; в) коробление – дефект в виде искажения конфигурации отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении, а также в результате неправильной модели, и др.;

• дефекты поверхности:

а) пригар – дефект в виде трудно отделяемого специфического слоя на поверхности отливки, образовавшегося вследствие физического и химического взаимодействия формовочного материала с металлом и его окислами; б) поверхностное повреждение – дефект в виде искажения поверхности, возникшего при выбивке отливки из формы, очистке и транспортировании; в) газовая шероховатость – дефект в виде сферообразных углублений на поверхности отливки, возникающих вследствие роста газовых раковин на поверхности раздела металл-форма, и др.; 3) несплошности в теле отливки: а) горячая трещина – дефект в виде разрыва или надрыва тела отливки усадочного происхождения, возникшего в интервале температур затвердевания; б) холодная трещина – дефект в виде разрыва тела затвердевшей отливки вследствие внутренних напряжений или механического воздействия; в) газовая раковина — дефект в виде полости, образованной выделившимися из металла или внедрившимися в металл газами; г) усадочная раковина — дефект в виде открытой или закрытой полости с грубой шероховатой иногда окисленной поверхностью, образовавшейся вследствие усадки при затвердевании металла; д) усадочная пористость – дефект в виде мелких пор, образовавшихся вследствие усадки металла во время его затвердевания при недостаточном питании отливки, и др.; 4) включения: а) металлическое включение – дефект в виде инородного металлического включения, имеющего поверхность раздела с отливкой; б) неметаллическое включение – дефект в виде неметаллической частицы, попавшей в металл механическим путем или образовавшейся вследствие химического взаимодействия компонентов при расплавлении и заливке металла, и др. 5) несоответствия по структуре: а) ликвация – дефект в виде местных скоплений химических элементов или соединений в теле отливки, возникших в результате избирательной кристаллизации при затвердевании и др. Основные способы исправления дефектов в отливках:

• устранение пористости отливок достигается пропитыванием специальными составами (чугунные оливки — жидким стеклом с нашатырем, отливки из цветных сплавов — бакелитовым лаком);
• исправления дефектов на необрабатываемых поверхностях (раковины, сквозные отверстия, трещины и т. п.) осуществляют газовой и электрической сварками;
• декоративное исправление мелких поверхностных раковин осуществляют применением замазки на основе эпоксидной смолы или мастики, а также используют металлизацию.

Оценка эффективности способа изготовления заготовки. Выбор конкретного способа технологического процесса изготовления заготовки начинается на этапе ее проектирования и является важной задачей, предопределяющей работоспособность и стоимость создаваемой машины. Часто одну и ту же заготовку можно изготовить не только различными технологическими процессами — литьем, давлением и др., но и различными способами одной технологии. В настоящее время главным требованием к выбору способа изготовления заготовки является возможность максимального приближения ее геометрии к размерам детали. При автоматизированной механической обработке заготовок необходимо обеспечить оптимальные припуски, назначаемые из условий рациональности технологического процесса механической обработки. Известно, что наибольшая доля затрат, составляющих до 60 % себестоимости детали, приходится на оплату материалов. В связи с этим, снижение металлоемкости — основной путь к снижению себестоимости детали. Уменьшение расхода материала можно достичь выбором оптимальной конструкции детали и применением прогрессивных способов изготовления заготовок. Разработка оптимальной конструкции детали относится к конструктивному фактору, а выбор способа изготовления — к технологическому фактору. Оценку оптимальности конструкции детали и прогрессивности примененного способа изготовления заготовки можно провести с помощью следующих показателей: — коэффициента выхода годного (КВГ); — коэффициента массовой точности (КМТ); — коэффициента использования металла (КИМ).   Коэффициент выхода годного определяют из отношения массы заготовки М_з к массе исходного металла М_и.м, т. е.   КВГ = М_з / М_и.м ,   В литых заготовках массу М_з принимают без литниковой системы, прибылей, выпоров, безвозвратных потерь (потерь на угар составляет до 1 % массы исходного металла; разбрызгивание — до 1…3 % от массы исходного металла), т. е. массу отливки отправляемой в механический цех. В качестве массы исходного материала при литье может быть масса жидкого металла, заливаемого в форму. Таким образом, КВГ характеризует использование металла в заготовительном производстве, т. е. эффективность применяемых технологий изготовления заготовок. Коэффициент массовой точности КМТ определяют из отношения массы готовой детали М_д к массе заготовки М_з, т. е.   КМТ = М_д / М_з.   Этот коэффициент характеризует степень приближения размеров заготовки к размерам детали. По нему можно оценить в процентах количество снимаемой стружки. По коэффициенту КМТ оценивают рентабельность принятой заготовки, потому что он зависит как от массы и конструкции детали, так и от массы и конструкции заготовки. Коэффициент использования металла КИМ определяют из отношения массы детали М_д к массе исходного металла М_и.м, т. е.   КИМ = М_д / М_и.м.   Этот коэффициент характеризует использование металла на всех этапах передела от его выплавки до получения готовой детали (включая металлургический передел) или на отдельном этапе передела металла, например от отливки до готовой детали (машиностроительный передел). Таким образом, выбор заготовки — это процесс решения технико-экономической задачи по выявлению самой низкой себестоимости ее изготовления по сравниваемым способам, а себестоимость изготовления заготовки — показатель качества технологической подготовки.   Правила техники безопасности  

1. Соблюдать все меры безопасности при монтаже опоки и заливки жидкого металла.
2. При заливке жидкого металла применять теплостойкие перчатки.
3. Сразу после затвердевания отливки запрещается ее брать в руки без перчаток, чтобы не получить термического ожога кожи.
4. Очистку отливки от формовочной смеси следует производить с применением щетки, осторожно так, чтобы песчинки не попадали в глаза.

  Порядок выполнения работы

1. Изучить последовательность изготовления песчаных форм по разъемным моделям.
2. Произвести ручную формовку по разъемной модели в двух опоках, установить стержни, собрать форму, подготовить ее к заливке металлом.
3. После затвердевания залитого металла и охлаждения выбить отливку, подвергнуть очистке и произвести контроль качества.
4. В соответствии с вариантом (табл. 1) разработать эскиз отливки с литейно-модельными указаниями и произвести расчеты литниковой питающей системы, габаритов опок и размеров литейной формы.
5. Оформить отчет о выполнении лабораторной работы на листах формата А4. Эскизы отливки с литейно-модельными указаниями и литейной формы выполнить на карте эскизов КЭ в соответствии требованиями [6, 7].

Пример расчета.

Разработать эскиз отливки в песчаную форму с литейно-модельными указаниями и произвести расчеты литниково-питающей системы, габаритов опок и размеров литейной формы (чертеж детали, изготовленной из серого чугуна СЧ 20, на рис. 6).   Рис. 6 . Корпус крана

1. Выберем в качестве поверхности разъема модели и формы плоскость симметрии детали.
2. Назначим припуски на поверхности, подлежащие механической обработке в соответствии с ГОСТ 26645-85:

на поверхность Æ 50 мм — 4 мм на сторону; на отверстие Æ 20 мм — 3,5 мм на сторону; на обработку торцовых поверхностей — 4 мм.

3. Определим уклоны и галтели в соответствии с ГОСТ 3212-92. Уклоны для деревянной модели составляют 1°30¢, радиусы закруглений для литья в песчаные формы — 3 мм.
4. Выбираем разъемный горизонтальный стержень, состоящий из двух частей. Длина стержневого знака 35 мм. Уклон на знаковых поверхностях для низа 10°, для верха — 15°.
5. Устанавливаем место подвода питателей к отливке — сбоку.
6. Расчет литниково-питающей системы:

а) определение массы металла   ,   где r – плотность металла, равная 7,8 г/см³; V_отл – объем отливки.   Объем отливки с учетом припусков, уклонов и объемной усадки (для чугуна 3,6 %) равен   V_отл = 3π · 2,9² · 1 + π · 1,5² · 13 — π · 0,65² · 15 = 48, 2 см³. г или 0,34 кг.   С учетом усадки 0,46 кг; б) расчет продолжительности заливки формы жидким металлом = 4 с; в) определение габаритов опок: — расстояние от тела отливки до края опоки ²а² выбираем в соответствии с рекомендациями равным 30 мм; расстояние от модели до нижней полости формы ²б² выбираем равным 40 мм; расстояние от модели до верхней полости формы ²в² выбираем равным 60 мм; г) определение расчетного напора (принимаем m = 0,7) = 7 см; д) определение площади минимального сечения элемента литниковой системы  = 2,0 см²; е) выбираем следующее соотношение площадей стояка, шлакоуловителя и питателя F_ст : F_шл : F_пит = 1 : 1,2 : 1,4: — площадь стояка F_ст =2,0 см². — площадь шлакоуловителя F_шл=2,0×1,2=2,4 см². — площадь питателя F_пит=2,0×1,4=2,8 см².   Диаметр круглого стояка ==1,6 см. Выбираем шлакоуловитель с сечением трапециевидной формы (рис. 5). Площадь поперечного сечения шлакоуловителя равна отсюда см; см; см. Выбираем питатели с сечением прямоугольной формы, при этом ширина питателя равна b_пит= 2 см, высота питателя равна h_пит= 2,8/2 = 1,4 см. Чертеж отливки с модельно-литейными указаниями и чертеж литейной формы приведены на рис. 7 и 8 (в отчете на чертежах отливки и литейной формы должны быть проставлены все необходимые размеры).

7. Определение показателей оптимальности конструкции детали и прогрессивности примененного способа изготовления заготовки.

Коэффициент выхода годного (КВГ) определяется по формуле   М_и.м= М_з + М_лит.ч + М_ст + М_шл + М_пит + М_вып + М_уг + М_разб   где     М_{лит.ч —} масса литниковой чаши. М_лит.ч = 7××3,14×3(0,87²+0,87×1,5++ 1,5²) = 0,095 кг; М_ст — масса стояка. М_ст = 7×3,17×2,0 = 0,044 кг; М_шл — масса шлакоуловителя.  М_шл = 7×5,3×2,4 = 0,089 кг; М_пит — масса питателей. М_пит = 7×2×1,5×2,8 = 0,059 кг; М_выпор — масса выпоров.   М_выпор== 7×2××3,14×5(0,5²+0,5×1,0+1,0²) = 0,018 кг; М_уг — масса потерь на угар и на разбрызгивание металла.     М_уг = М_разб = 0,008 кг.   КВГ = М_з / М_и.м = 0,46/0,813 = 0,57.                                                                                       М_и.м = 0,46+0,095+0,044+0,089+0,059+0,018+0,008+0,008 = 0,813 кг,   Коэффициент массовой точности (КМТ) составит   М_д = 7×3,14[0,6×3×2,5²+(8,8+1,4)1,5²-(10+2,5)1,0²] = 0,32 кг.   КМТ = М_д / М_з= 0,32/0,46 = 0,70.   Коэффициент использования металла (КИМ)   КИМ = М_д / М_и.м= 0,32/0,813 = 0,39. Содержание отчета  

1. Краткое описание получения заготовок методом литья.
2. Расчет литьевой заготовки и массы необходимого металла для заливки формы по варианту в соответствие с таблицей.
3. Вывод.

  Таблица Варианты заданий

Номер варианта	Эскиз детали	Материал	Размеры, мм		Номер варианта	Эскиз детали	Материал	Размеры, мм
			А1	А2				А1	А2
1	Рис. 9	35 Л	110	Æ 450	14	Рис. 12	СЧ 18	135	195
2	Рис. 10	35 Л	120	Æ 180	15	Рис. 13	СЧ 18	60	Æ 150
3	Рис. 11	35 Л	100	Æ 260	16	Рис. 14	СЧ 20	140	Æ 90
4	Рис. 12	СЧ 18	120	180	17	Рис. 15	СЧ 20	180	Æ 100
5	Рис. 13	СЧ 18	55	Æ 160	18	Рис. 16	СЧ 20	175	85
6	Рис. 14	СЧ 20	150	Æ 80	19	Рис. 17	СЧ 20	175	Æ 105
7	Рис. 15	СЧ 20	195	Æ 90	20	Рис. 18	СЧ 20	160	100
8	Рис. 16	СЧ 20	165	78	21	Рис. 9	35 Л	120	Æ 500
9	Рис. 17	СЧ 20	170	Æ 100	22	Рис. 10	35 Л	130	Æ 200
10	Рис. 18	СЧ 20	152	90	23	Рис. 11	35 Л	125	Æ 270
11	Рис. 9	35 Л	100	Æ 400	24	Рис. 12	СЧ 18	130	190
12	Рис. 10	35 Л	100	Æ 190	25	Рис. 13	СЧ 18	65	Æ 170
13	Рис. 11	35 Л	140	Æ 265

  На рис. 9 – 18 представлены эскизы деталей, подлежащих расчету Рис. 9. Колесо зубчатое Рис. 10.  Полумуфта Рис. 11. Шкив Рис. 12. Стойка Рис. 13. Фланец Рис. 14. Гильза Рис. 15. Шатун Рис. 16. Стойка Рис. 17. Сопло Рис. 18. Стойка Контрольные вопросы

1. Что называется литейным производством?
2. Какие сплавы используются для производства отливок и каковы их основные литейные свойства?
3. Каковы основные технологические операции литья в песчаные формы?
4. Какие материалы используются для приготовления формовочной смеси и стержневой смеси?
5. Что входит в состав модельного комплекта?
6. Каковы основные элементы литниковой системы?