WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 22 |

Для того, чтобы убедиться, что можно составить шихту из компонентов, приведенных в таблице, предварительно выясним возможность получения требуемых содержаний кремния и марганца.

Среднее содержание кремния в доменных чугунах Si =(2,1 + 2,3 + 2,2)/3 = 2,2%, а в ломе 8%, откуда среднее содержание кремния в 100 кг шихты Si = [(60 2,2/100) + (40 2/100)] = 2,1 кг.

Таблица 1.26.

Химический состав шихты, %.

Компоненты Содержание Si Мn Литейный чушковый чугун А 0,х 2,0.Б y 2,С 0,z 2,Возврат собственного 40 2.0,производства Аналогично определяем содержание марганца Мn = 60/100((0,9 + 0,95 + 0,8)/3) + (40/100) 0,7 = 0,81 кг.

Для нахождения неизвестных величин х, у, z составляем три уравнения, причем массу шихты при расчете принимаем равной 100 кг. Тогда содержание компонентов в процентах будет равно их массе в килограммах.

Первое уравнение x + y + z + 40 = 100 или х + у + z = 60.

Второе уравнение для кремния 1,1x + 2,3у + 2,2z + 40 2,03 = 100 2,1 или 1,1х + 2,3у + 2,2z = 130.

Третье уравнение для марганца 0,9x + 0,95у + 0,8z + 40 0,7 = 100 0,8 или 0,9х + 0,95у + 0,8z = 52.

Выразив x через у и z, после преобразования получим два уравнения с двумя неизвестными 0,2у + 0,1z = 4 и 0,lу - 0,1z = -2.

После сложения обоих уравнений находим у:

0,25у = 2,0, откуда у = 8.

Подставив в одно из уравнении значение у, получим z = 24.

Величину х найдем из уравнения х + 8 + 24 = 60, откуда х = 28.

На основании проведенного аналитическим методом расчета можно написать состав шихты на 100 кг металлической завалки Чугун сорта Содержание, кг А 28,Б 8,С 24,Возврат собственного производства. 40,Итого 100,Расчет шихты на ПЭВМ Требуется рассчитать шихту для получения сплава марки АЛ4-1 в индукционной тигельной печи (шихта - компактная). Химический состав сплава и шихтовых материалов, а также необходимые для составления матрицы данные приведены в табл.1.27.

Для сплава АЛ4-1 основными контролируемыми примесями являются Fe, Сu и Zn. Содержание основных и примесных элементов в лигатурах Al - Mg - Mn, Al - Mn, Al - Mg и Al - Ti определяется исходя из содержания этих элементов в лигатурах, а также химического состава первичных металлов, используемых для приготовления лигатур (табл. 1.28) и определяется по формуле xi yi Элиг = (1.10) 100% где Элиг - фактическое содержание элемента в лигатуре, %;

хi - содержание элемента в первичном металле, %;

yi - регламентированное содержание элемента в лигатуре, %.

Матрица для поиска оптимального состава шихты с использованием симплексного метода представлена в табл.1.29.

Расчет шихты ведут, используя программу SHIXTA, разработанную во Владимирском государственном университете. Сначала задают размеры матрицы m и n (в данном примере m = n = 11), затем вводят верхний н нижний пределы содержания основы сплава и легируюших элементов, предельно допустимые содержания примесных элементов и саму матрицу.

После выполнения расчета получены следующие значения переменных Xi:

X1 =0,15178; X5 =0,00091; X9 = 0,02456;

X2 = 0; X6 = 0; X10 = 0;

X3 =0,65504; X7 =0,01546; X11 = 0.;

X4 =0,17766; X8 = 0;

Т. е. шихта для получения сплава АЛ4-1 состоит из 6 компонентов, взятых в количестве, кг:

Алюминий марки А85 15,Силумин марки СИЛ00 65,Силумин марки СИЛ1 17,Титановая губка марки ТГ100 0,Лигатура Al – Mg – Mn 1,Лигатура Al – Mn 2,Итого 102,Расчетное содержание сплава, легирующих и примесных элементов в шихте составляет, %:

Al – 92,475; Mg – 0,309; Si – 10,660; Mn – 0,508; Ti – 0,152; Fe – 0,24891; Cu – 0,02696; Zn – 0,06965; - 0,6.

Стоимость компонентов шихты для приготовления сплава АЛ4-1 составляет 928,41 руб/т.

Контрольные вопросы 1. Как производится выбор шихтовых материалов для получения сплава 2. Как производится расчет шихты арифметическим методом 3. Как производится расчет шихты графическим методом 4. Как производится расчет шихты с применением ЭВМ Таблица 1.27.

Химический состав сплава и шихтовых материалов и исходные данные для составления матрицы.

Содержание элементов % ОбоЦена, Элементы основные примесные значеруб/т* ние Mg Si Mn Ti Al Fe Cu Zn Хим. состав сплава 0,17- 8,0- 0,08- 88,550,2-0,5 0,30 0,1 0,3 0,6 - % 0,30 10,5 0,15 91,Угар элементов % 3 1,5 1,5 1,5 1 - - - - - 89,Хим. состав сплава с 0,175- 8,122- 0,203- 0,081- 0,3 0,1 0,3 0,6 - учетом угара % 0,309 10,66 0,508 0,92,Алюминий марки - 0,06 - 0,01 99,85 0,08 0,01 0,02 0,15 Х1 ААлюминий марки А5 - 0,3 - 0,03 99,5 0,3 0,02 0,06 0,5 Х2 Силумин марки СИ- 13,0 0,05 0,05 89,52 0,2 0,03 0,08 0,48 Х3 ЛОО Силумин марки - 12,0 0,05 0,15 86,64 0,5 0,03 0,08 1,36 Х4 СИЛМагний марки Мг90 99,9 0,01 0,04 - 0,02 0,04 0,005 - 0,1 Х5 Титановая губка - 0,02 - 99,69 - 0,07 - - 0,31 Х6 марки ТГЛигатура Al-Mg-Mn 19,98 0,072 9,658 0,14 69,864 0,55 0,011 - 0,51 Х7 Лигатура Al-Mg 9,99 0,091 0,004 0,018 89,822 0,11 0,009 - 0,19 Х8 Лигатура Al-Mn - 0,09 9,65 0,018 89,82 0,34 0,012 - 0,53 Х9 Лигатура Al-Ti - 0,096 - 5,004 94,81 0,12 0,009 - 0,21 Х10 Сплав АК2 0,2 9,5 0,2 - 87,7 0,8 1,0 0,5 2,4 Х11 * Цены на 1 января 1991 года.

Таблица 1.28.

Химический состав первичных металлов и лигатур.

Содержание элементов % Марка метал- Цена, основных примесных ла, лигатуры руб. /т* Mg Si Mn Ti Al Fe Cu Zn Алюминий - 0,1 - 0,02 99,8 0,12 0,01 - 0,2 марки АМагний мар99,9 0,01 0,04 - 0,02 0,04 0,005 - 0,1 ки МгМарганец - - 96,5 - - 2,3 0,03 - 3,5 МрТитановая губка марки - 0,02 - 99,69 - 0,07 - - 0,31 ТГЛигатура AlMg-Mn (70- 19,98 0,072 9,658 0,014 69,864 0,55 0,011 - 0,51 20-10) Лигатура Al9,99 0,091 0,004 0,018 89,822 0,11 0,009 - 0,19 Mg (90-10) Лигатура AlMg-Mn (70- - 0,09 9,65 0,018 89,82 0,34 0,012 - 0,53 20-10) Лигатура Al- 0,096 - 5,004 94,810 0,12 0,009 - 0,21 Ti (95-5) * Цены на 1 января 1991 года.



Таблица 1.29.

Матрица для поиска оптимального состава шихты.

m/n Эв Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6 Х7 Х8 Х9 Х10 Х11 Эв 1 0,175 0 0 0 0 99,9 0 19,98 9,99 0 0 0,2 0,2 8,122 0,06 0,3 13,0 12,0 0,01 0,02 0,072 0,091 0,09 0,096 9,5 3 0,203 0 0 0,05 0,5 0,04 0 9,658 0,004 9,65 0 0,2 0,4 0,081 0,01 0,03 0,05 0,15 0 99,69 0,014 0,018 0,018 0,004 0 0,5 89,444 99,85 99,5 89,52 86,64 0,02 0 69,894 89,822 89,82 94,81 87,7 92,6 - 0,08 0,3 0,2 0,5 0,04 0,07 0,55 0,11 0,34 0,12 0,8 0,7 - 0,01 0,02 0,03 0,03 0,005 0 0,011 0,009 0,012 0,009 1,0 1,8 - 0,02 0,06 0,08 0,08 0 0 0 0 0 0 0,5 0,9 - 0,15 0,5 0,48 1,36 0,1 0,39 0,51 0,19 0,53 0,21 2,4 0,10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,11 - 985 780 905 805 1130 2640 1048 1010 996 1080 750 2. ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ЛИТОЙ ДЕТАЛИ.

Качество современного изделия характеризуется большим разнообразием свойств, одним из которых является технологичность. Стандартное определение понятия технологичности конструкций содержит исходный принцип подхода сокращения материальных и трудовых затрат во всех сферах проявления свойств конструкций. Технологичность по ГОСТ14205-83 [1] рассматривается как совокупность свойств конструкций изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций и изделий того же назначения при обеспечении установочных значений показателей качества в принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта. Отработка конструкции изделия на технологичность осуществляется при творческом содружестве конструкторов и технологов на всех этапах: разработке конструкции, процессов заготовительного производства, обработки, сборки и контроля.

На стадии заготовительного производства отработка конструкции литых деталей не должна усложнять последующую механическую обработку и сборку изделия. Конструкция детали должна отвечать новым технологическим требованиям с учетом литейных свойств сплава и технологии изготовления технологической оснастки, литейной формы, стержней, очистки, обрубки и последующей обработки.

2.1. Особенности конструирования с учетом литейных свойств сплава Жидкотекучесть сплава определяет в конструкции детали выбор минимальной толщины стенок необрабатываемых поверхностей. Минимальную толщину детали х, мм определяют на диаграмме (рис.2.1) в зависимости от приведенного габаритного размера N:

( 2l + b + h ) N=, (2.1) где l, b, h - длина, ширина, высота отливки, мм Толщина внутренних стенок и ребер принимают на 10…20% меньше толщины наружных стенок.

У литых деталей толщину стенки необходимо назначать с учетом требуемой расчетной прочности, жидкотекучести сплава и заполняемости формы.

Всякое увеличение толщины стенки приводит к замедлению скорости кристаллизации сплава, что сказывается на неоднородности структуры, снижении прочности и возникновении дефектов отливки.

Для выбора или оценки наименьшей толщины стенки отливки при литье в песчаные формы может быть использована табл. 2.1.

x, мм N, мм Рис. 2.1. Диаграмма для определения минимальной толщины стенок отливок из различных материалов:

1- стали; 2- серого чугуна; 3 – бронзы; 4 алюминиевых сплавов.

При литье под давлением кристаллизация сплава характеризуется высокими скоростями [3]. Конструкция литой детали в связи с этим должна быть такой, чтобы металл затвердевал по всем сечениям одновременно. Этому требованию удовлетворяет равностенная конструкция с минимально возможной толщиной стенки. Рекомендуемые толщины стенок приведены в табл. 2.2.

При кокильном литье минимальную толщину стенок рекомендуется принимать по табл. 2.3.

Наименьшую возможную толщину стенок отливок при оболочковом литье можно выбрать по табл. 2.4.

Усадка, как второй показатель литейных свойств сплава, вызывает при кристаллизации сплава появление усадочных раковин, трещин. Получение отливок без усадочных дефектов достигается созданием конструкции с равномерной толщиной стенок без большого скопления металла в отдельных местах.

Равномерность толщины стенки и скопление металла определяют диаметром вписанной окружности (рис. 2.2, а, б). Желательно, чтобы соотношение диаметров вписанной окружности в близко расположенных сечениях не превышало 1,5. Это достигается уменьшением, с помощью углублений в стенках отливки (рис. 2.2, в); смещением стенки (рис. 2.2, г); если это невозможно, то следует предусмотреть отверстие (рис. 2.2, д).

Таблица 2.1.

Минимальная толщина стенки отливки при литье в песчаные формы.

Максимальная Минимальная Масса Материал длина толщина отливки, кг стенки, мм стенки, мм До 100 До 200 8…Сталь 100…1000 200…800 12…До 100 До 200 3…Чугун серый 100…1000 200…800 6…До 100 До 100 2,5…3,Чугун ковкий 100…300 100…200 4…5,До 10 До 50 3…Бронза 10…50 50…100 5…оловянистая Св.50 Св. 100 7…Бронзы и латуни До 0,25 До 50 6…специальные 0,25…4,00 50…100 8…Сплавы До 2,00 До 200 3…алюминиевые 2,00…10,00 200…500 6…Сплавы До 2 До 200 3,5…4,магниевые 2…8 200…400 6…Во избежание коробления и появления трещин, конструкция отливки должна обеспечивать достаточную сопротивляемость усадочным и термическим напряжениям. Для этого в конструкции необходимо предусмотреть плавные переходы с толстого на тонкое сечение. Плавный переход по длине L от толстой стенки “А” к тонкой “а” (рис. 2.3, а) должен соответствовать соотношению с = 3 А - а. На рис.2.3, б показана конструкция корпусной детали с горизонтальными плечиками, которые затрудняют процесс усадки, что вызывает большие литейные напряжения. Изменение конструкции (рис. 2.3, в) обеспечивает свободную усадку. Придание плечикам конической формы (рис. 2.3, г) также снизит усадочные напряжения.





Таблица 2.2.

Минимальная толщина стенок отливки при литье под давлением, мм.

площадь внешней поверхности отливок, смматериал до 25 25-100 100-250 250-500 св. цинковые 0,5 0,8 1,0 1,5 2,сплавы алюминиевые 0,8 1,2 1,5 2,5 3,сплавы магниевые 1,0 1,5 2,0 2,5 сплавы медные сплавы 2,0 2,5 3,0 3,5 Таблица 2.3.

Минимальная толщина стенок отливки при кокильном литье, мм.

площадь поверхности минимальная толщина материал стенки, см2 стенки, мм чугун до 5 4…чугун 25…125 6…сталь 25…125 алюминиевые сплавы до 30 3…магниевые сплавы до 30 бронза до 30 4…Таблица 2.4.

Наименьшая толщина стенок отливок при литье в оболочковую форму, мм.

наибольший габаритный размер отливок, мм сплавы Св. 100 Св. 200 Св. 350 Св. До до 200 до 350 до 500 до чугуны 2,5…3,5 2,5…4,0 3,0…4,5 4,0…5,0 8,0…10,стали 2,5…4,0 3,0…3,5 3,5…6,0 5,0…7,0 8,0…12,алюминиевые 2,5…4,0 3,0…5,0 4,0…6,0 4,0…7,0 7,0…10,магниевые 2,5…4,0 3,0…4,0 3,5…5,0 4,0…6,0 7,0…10,цинковые 2,0…4,0 2,5…3,5 3,0…4,0 3,5…5,0 7,0…10,медные 2,5…4,0 3,0…4,0 3,5…5,0 4,0…6,0 5,0…7,бронзы оловянные 1,5…2,0 2,0…3,0 2,5…3,5 3,0…4,0 4,0…6,D D d D D/d > 1,D/d > 1,d D/d<1,d d а) б) в) d a d = 4a г) д) Рис. 2.2. Устранение местного скопления металла в стенках отливки.

А с а а) б) в) г) Рис 2.3. Конструкции литых деталей, снижающие внутренние напряжения.

При конструировании литых деталей с повышенными требованиями прочности и герметичности отливок, работающих под давлением, необходимо обеспечить направленное затвердевание отливки в литейных форме. При направленном затвердевании (рис. 2.4) верхние слои металла питают нижние слои, а самые верхние сечения питаются от прибылей 1.

Для увеличения жесткости конструкции и исключения коробления отдельные элементы детали выполняют с ребрами жесткости (рис. 2.5, а). Толщина ребра должна быть не более 80% наименьшей толщины, к которой оно примыкает. Кроме того, кромки стенок большей протяженности усиливают буртиком (рис. 2.5, б) толщиной b=(0,5…0,8)a и шириной h=2а.

Db h DDa а) б) Рис. 2.4. Конструкция ли- Рис. 2.5. Конструкция литых деталей, той детали направленного за- снижающая коробление отливок.

твердевания.

При правильно сконструированной детали отношение толщин стенок при переходе от одного сечения к другому должно быть не больше 4:1. При соотношении сопрягаемых толщин S:S12 переходы от одного сечения к другому выполняются с помощью радиусов скруглений. Для отливок из чугуна, магниевых и алюминиевых сплавов R=0,4(S-S1). Такие же радиусы применяют и для деталей, не испытывающих при эксплуатации ударных нагрузок, но имеющих соотношение S:S1>2.

Если на деталь действуют ударные нагрузки, то при S:S1>2 переходы выполняют в виде клиновидного сопряжения (рис. 2.6).

Длину участка перехода от одной толщины к другой принимают для отливок из чугуна, магниевых и алюминиевых сплавов L4 (SL1/S+L1) (2.2) для стальных отливок L5 (SL1/S+L1) (2.3) S SS SL L L1 LРис. 2.6. Схемы выполнения односторонних (а) и двусторонних (б) клиновых сопряжений.

Переход от толстого сечения к тонкому при S/S1 4 (рис. 2.6, б) осуществляют с помощью участка, длину которого принимают равной: для отливок из чугуна и цветных сплавов SL S L 1 1 L 3 - ; (2.4) S + L S + L 1 1 для стальных отливок SL S L 1 1 L 4 S + L S + L 1 1 (2.5) При угловом сопряжении стенок разной толщины с соотношением S/Sдля получения плавного перехода делается закругление с внешним радиусом R, равным толщине большой стенки, и внутренним радиусом r в пределах 1/до 1/3 среднего арифметического значения толщин сопрягаемых стенок (рис. 2.7, а).

Оформление сопряжений стенок, расположенных под острым углом, показано на рисунке 2.7, б) и 2.7, в), где конструкция б) является не технологичной, а конструкция в) - технологичной.

При соотношении толщин стенок S/S1>2 переход необходимо оформить, как показано на рис. 2.8.

(2.6) С = S - S1 ; S1+C

Для чугунного и цветного литья h=4C; для стального литья h=5C.

Три стенки сопрягаются по вариантам а, б, в, как показано на рис. 2.9.

S S Здесь: при 1,25, с=0; при = 1,25...2,0, с=S -S1; (2.7) S1 SS при > 2, c = S - S ; (2.8) SS + S1 Радиус закругления принимается равным r = -, для варианта c 3 (рис. 2.9, в) S = S1+ c; R=2+S1+ c. Радиусы закругления нагруженных углов отливок 3 мм.

При более сложных сопряжениях у заданной детали, оценивая их технологичность, используются специальные рекомендации [2] по конструированию литых деталей.

S R S r r SSR а) б) S R r r SSв) Рис. 2.7. Конструкции с оформлением угловых сопряжений стенок.

R R S S 2S r h S1 Sh C C Рис. 2.8. Конструкции с оформлением стенок.

S S S 2S r C r r R SC S/SS а) б) в) Рис. 2.9. Конструкция сопрягаемых стенок.

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |   ...   | 22 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.