Расчет литниковой системы
Литниковая система – система каналов и устройств, предназначенных для подвода жидкого металла в полость литейной формы, отделения неметаллических включений и обеспечения питания отливки при затвердевании.
На основании условия заливки сплава и расположения в форме для отливки «Переходник» подходит III тип литниковой системы, который состоит из: вертикального коллектора, питателей, заливочной чаши.
Расчет литниковой системы осуществляется по методу приведенных толщин [1]:
(2)
где: Rпит – приведенная толщина сечения питателя (мм);
k – коэффициент пропорциональности, k = 11;
Rу – приведённая толщина теплового узла отливки (мм);
Rс – приведённая толщина сечения стояка (мм);
Gо = 0,065 масса отливки (кг);
dс = 40 – диаметр стояка (мм);
lпит = 4 – длина питателя (мм).
Rу = Vу/Sу (3)
где: Vу – объем теплового узла, мм3;
Sу – площадь теплового узла, мм2.
Rу = Al/[2(a+l)] = 20·10 / [2· (20+10) ] = 200/60 =3,3мм
Rс = Fc/Pc (4)
где: Fc – площадь сечения стояка, мм2;
Pc – периметр сечения стояка, мм.
Сечение стояка – окружность, D = 40 мм, lст= 30мм.
Rс = a/2= 20/2 = 10 мм.
Rс.пол=1,605Ry0.65=1,605*3,3 0,65= 3,5мм
Vc = ПR2·lст = 3,14·102·30 = 9420 мм3
Rпит=1,605Ry0.49 =1,605*3,30,49=2,87мм
Размер питателя, определённый по формуле 1 укладывается на тепловом узле отливки. Расстояние от верхнего уровня литниковой воронки до верхнего уровня отливки должно быть не менее 60 мм.
При питании отливок от коллектора в виде прямоугольного бруса:
Rк = (0,75-0,85)·Rс = 0,75 · 10 = 7,5 мм.
Определяем размер заливочной воронки.
(5)
где: Rc – приведенная толщина стояка;
Vc – объем стояка;
V0 - объем единичной отливки;
N0 – число отливок, питаемых от стояка.
=85 мм
Определяем высоту воронки.
hв = 1,5 dв (6)
где: dв – диаметр воронки, мм.
hв = 1,5·85= 127,5 мм
Расчёт формы
Основой способа литья по выплавляемым моделям является оболочка: неразъемная, не газоотводная, жесткая с гладкой поверхностью, точно повторяет очертания отливки. Расчет формы по выплавляемым моделям не производится. Для изготовления формы необходимо выбрать нужное количество слоев, для того чтобы обеспечить необходимую прочность оболочки. Количество слоев зависит от способа их изготовления, от конфигурации отливки, от массы, от ответственности. Форма при изготовлении отливки «Переходник» состоит из 6 слоев, толщина которых:
Первый слой – 0,32мм
Остальные – 0,5мм
Все слои наносятся с помощью установки ЭМ-3А, после нанесения каждого слоя производят сушку.
Габаритные размеры блока:
Длина – 20 см;
Ширина 5 см;
Высота – 20 см.
Расчет шихты и баланс металла
1.Химический состав сплава ГОСТ 17711-93
Cu=57-61% = 59%
Pb=0,8-2,0% = 1.4%
Zn=37-42,2% = 39,6%
Ni=1%
Угар элементов:
Cu=1,2%
Pb=1,5%
Zn=4%
Ni=1,25%
Для компенсации угара необходимо ввести в сплав лигатуру Cu-Ni. Содержание Cu-85%, Ni-15%. Zn и Pb вводится в виде чушек.
Ввести с учетом угара:
Cu=(59*1.2)/100=0,708 кг
Pb=(1,4*1,5)/100=0,021 кг
Zn= (38,6*4)/100=1,544 кг
Ni=(1*1,25)/100=0,012 кг
Таблица 1 Средний химический состава с учётом угара.
| Показатели | Ni | Cu | Pb | Zn | всего |
| Состав по ГОСТ 17711-93 | 57-61 | 0,8-2,0 | 37,42,2 | ||
| Состав сплава принятый к расчету % / кг | 1,4 | 39,6 | |||
| 1,4 | 39,6 | ||||
| Угар %/ кг | 1,25 | 1,2 | 1,5 | - | |
| 0,012 | 0,708 | 0,021 | 1,544 | 2,285 | |
| Количество шихтовых материалов с учетом угара, кг | 1,012 | 59,708 | 1,421 | 41,144 | 103,285 |
Количество вводимых металлов:
Лигатуры:
Cu-Ni=(1,012*100)/15=6,74 кг
Cu=6,74-1,012=5,728 кг
Zn и Pb вводим в виде чушек
Pb=1,421; Zn=41,144
Cu=59,708-5,728 кг
Таблица 2 Расчет состава шихты на 100кг
| Показатели | Элементы | ||||
| Cu | Pb | Zn | Ni | Всего | |
| Состав сплава принятый к расходу с учетом угара, кг | 59,708 | 1,421 | 41,144 | 1,012 | 103,285 |
| Количество элементов водимые с лигатурами | 5,728 | - | - | 1,012 | 6,74 |
| Чистые металлы | 53,98 | 1,421 | 41,144 | - | 96,545 |
2. Определяем количество шихтовых материалов на плавку для приготовлении 100 кг сплава. С учетом угара необходимо 101,364 кг шихты, а вес плавки 1000 кг.
чушCu=53,98*10=539,8 кг
чуш Zn=41,144*10=411,44 кг
чушPb =1,421*10=14,21 кг
Лигатура Cu-Ni =6,74*10=67,4 кг
Для навески шихты составляем шихтовую карту. В шихтовую карту записывается материал с той последовательностью, в которой они загружаются в печь.
Таблица 3 Шихтовая карта
| Показатели | Шихтовые материалы | кг | |
| ЛЦ40С Печь ИЛТ-1 Вес плавки 1т | Чушковый Cu | 539,8 | |
| Чушковый Zn | 411,44 | ||
| Чушковый Pb | 14,21 | ||
| Лигатура Cu-Ni | 67,4 | ||
| Всего | 1032,85 |
3.4 Расчёт количества оборудования
Таблица 13 - Исходные технологические данные
| Масса отливки, кг | Программа | Число моделей в звене | Число звеньев в блоке | Число блоков на программу | Масса модельного состава, кг | |||
| шт | кг | на 1 модель | на 1 блок | на программу | ||||
| 0,065 | 0,0064 |
Рассчитать необходимое количество шприц - машин мод. 6А54.
где: – количество моделей на программу, шт.;
- коэффициент неравномерной работы оборудования;
- действительный фонд времени, час;
q- производительность оборудования, запрессовок/ч.
Nш.м = 916667*1,1/3470*125 = 2,3
Принимаем 3 шприц - машины.
Технические характеристики шприц - машины мод. 6А54.
Размеры поверхностей для крепления пресс-форм,
Ширина - 440 мм
Высота - 220 мм
Производительность номинальная - 125 запрессовок/ч
Усилие смыкания пресс-форм 10000 Н
Установленная мощность 1,21 кВт
Габаритные размеры:
Длина 2020 мм
Ширина 2020 мм
Высота 1600 мм
Масса 3650 кг
Рассчитать необходимое количество плавильных печей УИП - 250
Nпеч. = (М*Кн)/(Тg*q) (8)
где: М – металлозавалка, т
Кн – коэффициент неравномерности работы оборудования
Тg – годовой фонд времени работы оборудования, ч
q – производительность печи, т/ч
Nпеч. = (1032,85*1,1)/(3470*0,25)≈1шт
Принимаем одну плавильную печь.
Техническая характеристика плавильной печи УИП-250:
Номинальное напряжение питающей цепи, В …………..380
Производительность печи, т/ч …………………………….0,25
Расход воды на охлаждение индуктора, м3/ч …………….2,25
Масса печи, т ……………………………………………….2,4