Производственная программа литейного цеха. Технология изготовления отливки лопатки турбины низкого давления. Изготовление спекаемых керамических стержней. Выбор типа литниковой системы. Контроль химического состава сплава и уровня механических свойств.
ЗП рук-лей и специалистов Таблица 7957598,88 ЗП МОП Таблица 8584887,08Себестоимость 1 т годного литья рассчитывается по формуле: (4.8.1) где AЗI - затраты на производство, руб.; Технико-экономические показатели цеха характеризуют все стороны его работы - уровень использования производственных фондов, рабочей силы, рациональность технологического процесса. Экономическая эффективность от внедрения новой техники и технологии рассчитывается как разность между результирующей и затратной оценкой проекта: Эт=Рт-Зт; (4.10.1) где Эт - годовой экономической эффект, руб.; Составлена смета затрат на производство и рассчитана себестоимость одной тонны годного литья. В спроектированном цехе благодаря внедрению новой техники и технологии снизится трудоемкость на 9,6%, повысится производительность труда на 10,6%, снизятся затраты на: электроэнергию в расчете на 1 т годного литья на 7841,64 руб.; заработную плату на 7720,16 руб.
План
1.Содержание аппарата управления3.Содержание здания,инвентаря
Введение
В данной работе проектируется литейный цех по выплавляемым моделям, разрабатывается технология получения отливки детали “Лопатка рабочая ТНД”. Производится обоснование технологичности конструкции и способа производства отливки.
Литьем можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат по обработке резанием снижает себестоимость изделий и уменьшает расход металла.
В 1940-1942гг. началось освоение метода литья по выплавляемым моделям. Это связано в основном с необходимостью получения лопаток авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) из трудно обрабатываемых жаропрочных сплавов.
В конце 40-х годов было освоено получение по выплавляемым моделям разнообразных мелких, преимущественно стальных отливок, например, для мотоциклов, охотничьих ружей, швейных машин, а также бурового и металлорежущего инструмента. По мере развития и совершенствования процесса усложнялась конструкция изготовляемых по выплавляемым моделям отливок. В начале 60-х годов из жаропрочных сплавов на никелевой основе изготовлялись уже крупные цельнолитые роторы с бандажным кольцом. Для современного периода развития производства литья по выплавляемым моделям характерно создание крупных механизированных и комплексно автоматизированных цехов, предназначенных для массового и серийного выпуска отливок.
Промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Ra=1.25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10-го квалитетов по ГОСТ 26645-88).
Наиболее целесообразным способом литья таких деталей является литье по вылавляемым моделям, поскольку: отливки имеют большую степень конфигуративной точности и максимально приближены к деталям. Отходы металла в стружку у литых заготовок в 1,5-2 раза меньше чем у деталей, изготовленных из проката. литые заготовки имеют более низкую себестоимость, чем другие виды заготовок. промышленное применение этого метода обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых в ряде случаев менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Ra=1.25 мкм (ГОСТ 2789-73) и повышенной точностью размеров (до 9-10-го квалитетов по ГОСТ 26645-88).
Литьем можно получить заготовки практически любой сложности с минимальными припусками на обработку. Это очень важное преимущество, так как сокращение затрат по обработке резанием снижает себестоимость изделий и уменьшает расход металла.
Данная отливка изготавливается из жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ и имеет сложную конфигурацию, как наружного, так и внутреннего профиля. Следовательно, единственно возможным способом ее изготовления является литье по выплавляемым моделям.
Недостатком данного вида литья является низкая механизация и автоматизация технологических процессов. Несмотря на это, используемые на этапе проектирования или разработки технологии компьютерные модули сокращают сроки выполнения работ и исключают человеческий фактор. Роботизированные комплексы 3-го поколения позволяют заменить роботами ручной труд.
1. Организационная часть
1.1 Производственная программа цеха
Производственная программа литейного цеха рассчитывается на основе заданной мощности цеха в тоннах годного литья, выбранной номенклатуры отливок и их количества на условный машинный комплект.
Проектируемый цех литья по выплавляемым моделям имеет годовую мощность 190 тонн, номенклатура отливок выбрана в количестве 5 типов: Таблица 1.1 - Параметры выбранных деталей
Наименование Масса детали, кг Масса отл., кг Шт. на изделие Масса на изделие, кг
104.04.22.051 0,21 0,3 90 25,4
99.04.22.360 0,21 0,3 90 25,4
99.04.24.383 0,75 1,1 33 36
104.04.24.024 0,75 1,1 33 36
04.64.20.003 0,02 0,1 67 4,02
1. Количество отливок для выполнения годовой программы: (1.1.1) где М - годовая мощность цеха, т;
- масса отливки, т;
ki - количество отливок на изделие, шт.
2. Количество отливок на изделие: (1.1.2)
где - брак механических цехов, 5%;
?з/ч - литье на запчасти, 10%.
3. Масса отливок на изделие: (1.1.3)
4. Количество отливок на запчасти: (1.1.4)
5. Масса отливок на запчасти: (1.1.5)
6. Количество отливок на брак механических цехов: (1.1.6)
7. Масса отливок на брак механических цехов: (1.1.7)
Результаты расчета приведены в таблице 1.2
Таблица 1.2 - Производственная программа цеха
Наименование отливок Вес, кг Годовая производственная программа
На изделие На запчасти На брак мех. цехов Всего детали отливки шт. т шт. т шт. т шт. т
Всего 387945 165,22 38794 16,52 11638 4,96 446137 190,00
На основе данных производственной программы цеха составляется баланс металла, который в свою очередь является производственной программой плавильного отделения. Баланс металла по цеху рассчитывается по следующим формулам: 1. Масса литников по программе: (1.1.9) где - вес отливки с литниковой системой, т.
2. Масса отливок на технологически неизбежный брак: (1.1.10) где - технологически неизбежный брак по отливке, 10%.
3. Масса отливок на технологические потери:
(1.1.11) где - процент технологических потерь, связанных с транспортировкой и разливкой металла, а также с переналадкой оборудования, 3%.
4. Масса жидкого металла: (1.1.12)
5. Масса угоревшего металла: (1.1.13) где - угар элементов шихты при плавке,%;
= 4%.
6. Металлозавалка: (1.1.14)
Таблица 1.3 - Баланс металла по цеху
Наименование отливок Годное Литники Технологический неизбежный брак Технологические потери Жидкий металл Угар т % т % т % т % т % т %
Для расчета производственной программы отделений цеха литья по выплавляемым моделям определяется, какое количество изделий в пределах технологического процесса должно быть изготовлено с учетом всех технологических потерь. Для учета технологически неизбежного брака и потерь, вводятся коэффициенты технологических потерь, которые рассчитываются по отделениям и учитывают потери и брак не только по операциям в отделении, но и по всем последующим операциям.
1. Число модельных блоков на программу: (1.1.15) где - число моделей в блоке.
2. Масса модельного состава на одну модель: (1.1.16) где - плотность модельного состава и материала отливки, г/см3.
3. Масса модельного состава на один блок: (1.1.17) где - объем литниковой системы и модельного стояка, дм3.
4. Масса модельного состава на программу:
(1.1.18)
5. Количество модельных блоков на программу с учетом потерь: (1.1.19) где R4 = 1,064 - коэффициент технологических потерь на изготовление модельных блоков.
6. Количество модельного состава на программу с учетом потерь: (1.1.20)
7. Количество оболочек на программу с учетом потерь: (1.1.21) где R3 = 1,061- коэффициент технологических потерь на изготовление форм.
8. Количество суспензии на программу с учетом потерь: (1.1.22) где Vф - объем оболочковой формы, м3, Брсус = 5% - потери при изготовлении суспензии.
9. Количество блоков отливок на программу с учетом потерь: (1.1.23) где R2 = 1,056 - коэффициент технологических потерь на изготовление блоков отливок.
10. Количество отливок на программу с учетом потерь: (1.1.24) где R1 = 1,053 - коэффициент технологических потерь на обрубке и отделке отливок.
11. Масса отливок на программу с учетом потерь: (1.1.25)
12. Металлозавалка на программу с учетом потерь: (1.1.26) где ?у,тп - общий процент угара и технологических потерь.
При расчете массы модельной массы и электрокорунда на программу был учтен возврат, равный 75%.
Результаты расчета приведены в таблице 1.4.
Таблица 1.4 - Исходные технологические данные по цеху ЛПВМ
Наименование отливок Масса отливки, кг Годовая программа Число моделей в блоке Число мод. блоков на пр-му Масса модельного состава, кг шт. т шт шт. на 1 модель на 1 блок на пр-му
1.2 Структура цеха. Транспортно-технологическая схема
Весь технологический процесс изготовления отливок, начиная от получения моделей и заканчивая отгрузкой готовых отливок, осуществляется в одном цехе.
Цех состоит из пяти основных производственных подразделений: 1. Модельное;
2. Облицовочное;
3. Прокалочное
4. Плавильно-заливочное;
5. Термообрубное.
В состав помещений литейного цеха производства отливок литьем по выплавляемым моделям входят: производственные, вспомогательные и складские помещения.
Вспомогательное отделение состоит из участков подготовки шихты, приготовления огнеупорной массы, удаления отходов, ремонтные службы цехового механика и энергетика, трансформаторная и насосная станция, вентиляционные и пылеочистные установки, пульты управления, инструментальная, цеховая лаборатории.
Склады цеха литья по выплавляемым моделям: модельной массы, пресс-форм, огнеупоров, цехового механика и энергетика, готовых отливок, кладовые вспомогательных материалов.
1.3 Режим работы и фонды времени
В литейном цехе применяют три вида режимов работы: параллельный всех отделений цеха, с выделением операций с вредными выделениями в отдельные помещения или локализацией их при помощи различного вида герметизированных укрытий, с местными отсосами; ступенчатый, с разделением операций по времени, в неизолированных общих помещениях; комбинированный, назначаемый с учетом массы отливки и характера их производства в различных отделениях цеха.
При поточном производстве в литейных цехах обычно предусматривают параллельный двухсменный режим работы.
В соответствии с кодексом законов о труде (КЗОТ) для трудящихся на машиностроительных заводах, в том числе и для литейных цехов, установлена продолжительность рабочей недели 40 часов (5 рабочих дней), продолжительность рабочей смены составляет восемь часов, в предпраздничные дни - 7 часов; для плавильщиков продолжительность рабочей смены составляет 6 часов и работают они в четыре смены. На участке нанесения керамического покрытия продолжительность смены 8 часов, количество смен равно 3.
Режим работы смен: первой - с 8.00 до 16.40;
второй - с 16.40 до 01.20 часов;
третьей - с 01.20 до 09.00.
На основании существующих законодательств, определяют фонды времени работы оборудования и рабочих [16]: - календарный Фк = 365 * 24 = 8760 часов;
- номинальный, Фн ;
- действительные (расчетные) фонды времени, Фд.
Номинальный годовой фонд времени - полное количество часов в годовом количестве рабочих смен. При 40 - часовой рабочей неделе Фн составляет 3946 часов при работе в две смены, 5919 часов в 3 смены и плавильщиков.
Расчетный фонд времени работы оборудования - количество часов в году, в течение которых оборудование может работать. Для определения Фд работы оборудования из Фн условно исключают время пребывания оборудования в плановых ремонтах, установленное нормами системы планово-предупредительных ремонтов. Простои оборудования, вызванные недостатками в организации производства по внешним причинам, при определении Фд не учитывают. Все проектные работы ведут относительно Фд работы оборудования и рабочих.
Все проектные расчеты (за исключением расчетов складских помещений, при которых используется Фк) ведут относительно Фд работы оборудования и рабочих.
Режим данного проектируемого цеха должен соответствовать режиму работы машиностроительного предприятия.
Работа в цехе идет в две, три смены
Результаты расчета фондов времени по проектируемому цеху приведены в таблицах 1.5 и 1.6.
Таблица 1.5 - Фонды времени работы оборудования
Оборудование. Число смен. Номин.год. фонд, час. Действ. год. фонд, ч. Потери номин. фонда,%
Оборудование для приготовления модельного состава и суспензии, удаление мод. состава, выбивки отливок, обрубки и очистки. 1 2070 2030 2
Сушки, прокаливания форм, изготовления моделей и стержней 2 3894 3700 5
Оборудования для нанесения керамического покрытия, Печи плавильные. 3 4 5841 5841 5140 5140 12 12
Таблица 1.6 - Фонды времени работы рабочих
Рабочий персонал. Продолжительность рабочей недели, ч. Номинальный годовой фонд времени, ч. Продолжит. основн. отпуска, дни. Потери от номинал. фонда времени,% Дейст. год фонд времени ч.
Выбор способа производства литой детали зависит от ряда факторов: - материала отливки;
- массы, габаритов, конфигурации отливки;
- точности размеров и шероховатости поверхности;
- масштаба производства;
- наличия способа производства на данном заводе;
- результатов экономических расчетов.
Для изготовления отливки лопатки необходимо применять способ литья, который позволял бы получить качественные изделия с высокой точностью размеров и минимальной механической обработкой, так как лопатки изготавливаются из сплавов, механическая обработка которых затруднена, и являются тонкостенными деталями с развитой системой внутренних полостей.
Отливки такого типа можно получить литьем по выплавляемым моделям - это способ получения отливок в многослойных оболочковых неразъемных разовых формах с использованием моделей однократного применения.
Метод литья по выплавляемым моделям обеспечивает получение сложных по форме отливок массой от нескольких граммов до десятков килограммов со стенками, толщина которых менее 1 мм, с шероховатостью от Rz=20 мкм до Ra=l,25 мкм и повышенной точностью размеров.
Данная отливка изготавливается из жаропрочного сплава ЖС6У-ВИ и имеет сложную конфигурацию, как наружного, так и внутреннего профиля. Следовательно, единственно возможным способом ее изготовления является литье по выплавляемым моделям.
2.2 Анализ технологичности конструкции детали
Технологичность конструкции детали - совокупность свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при изготовлении детали. Технологичной можно считать такую конструкцию литой детали, которая в максимальной степени отвечает требованиям, как литейной технологии, так и технологии механической обработки. От технологичности конструкции литых деталей зависят качество отливок и издержки производства при их изготовлении.
К факторам, влияющим на технологичность, относятся: - факторы технологичности применяемого сплава: физико-химические, литейные, технологические, специальные свойства.
- факторы, характеризующие выбранный метод литья: точность, шероховатость поверхности, припуск на обработку резанием, структуру и механические свойства отливок, ограничение массы, размеров и сложности конфигурации отливки, наличие специфических дефектов.
- факторы технологичности обработки резанием: геометрическая форма отливки, расположение отверстий, приливов, баз для механической обработки.
Учет указанных факторов при разработке технологического процесса изготовления отливки позволяет максимально приблизить отливку по размерам и конфигурации к окончательно обработанной детали и обеспечить наименьшие затраты на ее изготовление.
Наименьшая толщина стенок отливки, которая может быть выполнена литьем по выплавляемым моделям 0,5...2 мм при площади их поверхности не более 100x100 мм [3]. Данная деталь имеет толщину стенки от 1,08 мм до 6 мм и площадь поверхности меньше 100x100мм.
Отношение толщин двух сопрягаемых стенок не должно превышать 4:1. В данной лопатке при сопряжении пера и полочной части лопатки это соотношение равно 1:1,8, то есть значения отношений не превышают допустимые.
Плавные переходы обеспечивают надежность конструкции. Резкие переходы, острые углы являются концентраторами напряжений - их необходимо исключить. В конструкции лопатки места перехода от пера к полочной части выполнены радиусом 3 мм.
Внутренняя полость представляет собой протяженную узкую сложную полость малого сечения, поэтому ее получение возможно только с помощью стержня.
На основе проделанного анализа технологичности конструкции данной детали можно сделать вывод, что конструкция рабочей лопатки является технологичной.
2.3 Разработка технологии получения отливки «Лопатка рабочая ТНД»
2.3.1 Разработка чертежа "Элементы литейной формы"
Литниково - питающая система (ЛПС) служит для обеспечения заполнения литейной формы металлом с оптимальной скоростью, исключающей образование в отливке недоливов и неметаллических включений, компенсации объемной усадки в период затвердевания отливки с получением в ней металла заданной плотности.
На данном этапе проектирования необходимо решить следующие вопросы: - выбор положения отливки в форме при заливке;
- выбор разъема пресс-формы;
- назначение расположения и величины припусков на механическую обработку и напусков;
- проектирование стержня;
- выбор типа литниковой системы и ее расчет;
Все перечисленные данные наносят на копию чертежа детали. Полученный таким образом чертеж называют согласно ГОСТ 3.1125-88 чертежом элементов литейной формы. Чертеж элементов литейной формы является основным руководящим техническим материалом работников модельного и литейного участков.
2.3.2 Выбор положения отливки в форме при заливке
Отливку в форме располагаем вертикально, т.к. это обеспечивает хорошее заполнение формы снизу вверх. Толстые части отливки располагаются сверху и снизу, к ним подводится питатели. Наиболее ответственная часть отливки - перо, располагается вертикально.
Для возможности извлечения готовой модели из полости пресс-формы без ее повреждения выбираем разъем вдоль пера лопатки. Разъем пресс-формы показывают отрезком и над ним указывают буквенное обозначение разъема - ПФ. Положение правой и левой матриц пресс-формы обозначают буквами П и Л соответственно. Буквы проставляют у стрелок, показывающих направление разъема матриц пресс-формы.
Требования по точности отливок регламентируются ГОСТ 26645-85. Припуски на механическую обработку устанавливают в зависимости от допусков размеров отливки каждого элемента. Припуски назначаются только на поверхности, которые подвергаются впоследствии механической обработке. Такими поверхностями являются поверхности полок. Классы размерной точности отливок и припуск на механическую обработку зависят от способа литья. Точность отливки 5-0-8-4 ГОСТ 26645-85. [2].
2.3.3 Проектирование стержня
Тонкие и протяженные полости в отливках выполняют при помощи керамических стержней. Для изготовления отливки данного типа применяем керамический стержень. Для надежного крепления стержня в оболочковой форме предусматриваем знаковые части вдоль выходной кромки, со стороны полочных частей.
2.3.4 Выбор типа литниковой системы и ее расчет
При выборе конструкции ЛПС необходимо стремиться к соблюдению следующих положений: - обеспечивать принцип направленного затвердевания;
- наиболее протяженные стенки и тонкие кромки ориентировать в форме вертикально;
- создавать условия для экономичного и механизированного производства отливок.
Для ЛПВМ применяют следующие виды ЛПС: I. Центральный стояк
II. Горизонтальный коллектор
III. Вертикальный коллектор
IV. Вертикальный коллектор, заполняемый снизу
V. Боковая прибыль
VI. Верхняя прибыль
VII. Местная прибыль и коллектор
VIII. Система местных прибылей
При литье лопаток чаще всего применяются ЛПС типа II, IV, VII. Так как масса данной лопатки менее 1 кг, то выбираем ЛПС типа II. ЛПС типа II, который представляет собой центральный стояк, на котором в один - два яруса и более расположены горизонтальные коллекторы, обычно в виде радиальных лучей, дисков и колец. Двухъярусная ЛПС удобна для отливок, требующих подвода металла через два питателя. Центральное расположение стояка обуславливает естественное замедление его охлаждения и способствует направленному затвердеванию периферийно расположенных отливок. Зумпф в нижней части стояка смягчает отрицательное действие механического и теплового ударов, имеющих место в начальный момент заливки.
После выбора типа ЛПС, опираясь на принцип направленного затвердевания и закономерности процесса питания, можно обеспечить выведения усадочной раковины из тела отливки в прибыль. Расчет последней должен быть выполнен с учетом замедленного затвердевания от ее начальной температуры.
Расчет элементов питания производим по методу вписанных сфер [3]. В методе вписанных сфер условно принято, что диаметр сферы, вписанной в тело отливки, отражает относительную продолжительность затвердевания на рассматриваемом участке. Принцип направленного затвердевания считается выдержанным, если диаметр вписанной сферы постепенно увеличивается в направлении от торцевой части отливки к питателю.
Диаметры сфер, вписанных в тепловые узлы, берутся с чертежа детали.
Dy=18 мм;
D’у= 4 мм;
По эмпирическим формулам [3] принимаем следующие размеры элементов литниковой системы: Толщина питателя: апит = (1…1,2)·Dy = (1…1,2)·18 = 18…2,16 мм. а’пит = (1…1,2)·4 = 4…4,8 мм.
Принимаем апит = 18 мм, а’пит = 4 мм.
Горизонтальный литниковый ход: bx = k1 D’у, где k1 - коэффициент, отражающий характер и величину усадки сплава.
Примем k1 = 1,8. bx = 1,8·4 = 7,2 мм.
Из конструктивных соображений примем bx = 8 мм.
Стояк: ас > k2bx ас = 1,3·7,2 = 10,4 мм.
Из конструктивных соображений примем ас = 20 мм.
В месте крепления верхних питателей примем диаметр стояка ас = 40 мм.
Чертеж отливки выполняется на основании чертежа элементов литейной формы. Он содержит технические требования и все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки.
Внутренний контур обрабатываемых поверхностей, а так же отверстий, впадин и выточек, не выполняемых в литье, вычерчивают сплошной тонкой линией. Остатки питателей, стояков и прибылей, если они не удаляются полностью в литейном цехе, вычерчивают тонкой линией. При обрезке резцом, дисковой, пилой и т.д. линию среза выполняют сплошной тонкой линией.
2.4 Проектирование пресс-форм
Пресс-форма модели - это инструмент для изготовления выплавляемой модели. Основные требования к пресс-форме заключаются в следующем: а) возможность получения модели отливки с заданной точностью размеров и шероховатостью поверхности. б) минимальное число разъемов для повышения точности модели и для легкости ее извлечения. в) технологичность в изготовлении, долговечность и удобство в работе.
При крупносерийном и массовом производстве следует применять пресс-формы, изготовленные из стали и алюминиевых сплавов. В таких пресс-формах за одну запрессовку получают модель с готовой частью литниковой системы. При необходимости получения точных и сложных отливок выбирают одногнездные пресс-формы, изготовленные механической обработкой, даже если отливок требуется небольшое количество [3].
Требуемая шероховатость сопрягаемых поверхностей, поверхностей втулок и других подвижных частей в пределах Ra = 1,25...0,63 мкм, поверхностей, образующие ЛПС, в пределах Ra = 2,5... 1,6 мкм, остальных нерабочих частей до Rz = 40... 10 мкм [3].
Рабочие лопатки являются сложными по конфигурации деталями, к ним предъявляются высокие требования по точности размеров и шероховатости поверхности, поэтому для изготовления их моделей рекомендуется использовать одногнездные пресс-формы, рабочие полости которых изготовлены механической обработкой [3].
Основные части пресс-формы - матрицы корыта, спинки, при помощи которых формируется наружный профиль пера модели, а также матриц полок корыта и спинки, при помощи которых происходит формирование полочной части модели. Матрицы пера и полок крепят между собой винтами. Для надежной центровки присоединяемых частей используются штифты.
В конструкции пресс-формы модели предусматриваем один рабочий разъем, что достигается использованием вкладышей, позволяющих получать контур модели без дополнительных разъемов, несмотря на то, что лопатка имеет очень сложный контур. Используем вкладыши для получения торца полок. Для крепления верхнего вкладыша для оформления полок применяем специальный винт. Это необходимо для предотвращения выталкивания вставки давлением модельной массы при запрессовке модели. Вкладыш для оформления торцовой части верхней полки вставляют пресс-форму перед каждой запрессовкой и вынимают после запрессовки для удобства извлечения модели.
Для установки стержня в полости пресс-формы предусматриваем упоры, закрепленные в матрице. Для точной установки упоров используем установочные винты.
Для сборки пресс-формы в конструкции предусматриваем специальные винты. Полуформа корыта устанавливается в корпус, фиксируется базовый штырь, устанавливается стержень и накрывается полуформой спинки, устанавливается верхняя крышка с боковыми вкладышами, и винты затягиваются. Соединение полуформ производится по направляющим.
Внутренние размеры пресс-формы увеличены по сравнению с истинными размерами модели на величину усадки модельной массы в процессе ее остывания. Для модельной массы на основе карбамида и воскообразных составов линейная усадка обычно колеблется в пределах 0,5... 1,5%. Принимаем 1,5%.
3. Технология изготовления отливки лопатки турбины низкого давления (ТНД)
3.1 Изготовление спекаемых керамических стержней
Для получения в отливках протяженных сложных полостей, сужающихся до 1мм применяют керамические стержни: негазотворные без связующих или с неорганическими связующими. Такие стержни обладают высокими технологическими свойствами: - стойкость к тепловым ударам до температуры 1250... 1300 °С;
- точность размеров в пределах не менее ± 0,15% номинальных;
- высокая прочность - ? > 15 МПА;
- высокая пористость (влагоемкость) - 25...30%;
- сравнительно низкая плотность - 1200...1700 кг/м3;
- химическая инертность;
- температура начала деформации не менее 1250 °С.
Для изготовления керамических спекаемых стержней наибольшее распространение получили следующие материалы: основа - порошки электрокорунда, карбида кремния, циркона, НКС (плавленого кварца);
Для изготовления внутренней полости лопатки применим керамические спекаемые стержни, приготовленные из состава на основе электрокорунда и карбида кремния, так как они обладают достаточной прочностью при высоких температурах, что необходимо при получении отливок с тонкими протяженными внутренними полостями [3]. В качестве пластификатора используем состав на основе смеси парафина и полиэтилена. Пластификатор придает жидкотекучесть стержневой массе и таким образом обеспечивает заполнение стержневой массой тонких каналов при изготовлении стержня в пресс-форме.
Состав стержневой массы (в весовых процентах): а) электрокорунд 12(10) 17,0% б) электрокорунд 5 (М63) 20,0% в) электрокорунд 4 (М50) 45,0% г) карбид кремния марки 64С, зернистость М10 или Ml4 2,5% д) пластификатор ПП-10 15-17%
В конвертор с мелющими телами и шихтой загружается смесь порошков электрокорунда в соотношениях 1:2 соответственно. Порошки перемешиваются при температуре 95... 100 °С в течение 1 часа.
Во второй конвертор загружается пластификатор и нагревается, затем добавляют порошок карбида кремния и перемешивают в течение 5... 10 мин. Далее добавляют смесь подогретого порошка электрокорунда и перемешивают до получения однородной массы.
Готовую массу сливают на водоохлаждаемый стол через сито 2,5...5,0, после охлаждения разрезают на куски размером 50x50 мм и высотой 15...20 мм. Массу хранить в сухом месте.
Спеченные стержни получают сухим твердофазным и жидкостным спеканием. Под спеканием понимают изготовление камнеподобных предметов в результате обжига сформованных с пластификатором смесей из полидисперсных порошков. Стержни данной лопатки необходимо изготавливать сухим спеканием. Стержни, изготовленные таким методом, имеют высокую прочность при 20 °С и при заливке расплава [3].
Керамические стержни формируют в пресс-формах [3]. Для заполнения пресс-формы стержневой массой используются пресс-автоматы.
Прессование стержней производится при следующих параметрах: - температура пресс-формы 40...45 °С;
- температура массы 100 10°С;
- давление прессования 2,0...2,5 МПА;
- давление на зажиме 7,5...8,5 МПА;
- длительность выдержки под давлением - не менее 12 с.
После завершения прессования стержень снимается с пресс-формы струей сжатого воздуха. Остатки стержневой массы тщательно сдуваются струей сжатого воздуха. Пресс-остаток расплавляют в кружке. После запрессовки произвести визуальный контроль стержня на наличие трещин, сколов, утяжки, недопрессовок. Стержни, имеющие дефекты на рабочих поверхностях, следует забраковать. Облой по разъему пресс-формы, следы по поверхности стержня от вставок, наделок в пресс-форме не должны превышать 0,1 мм. Облой стержня необходимо зачистить надфилем, не допуская врезания в тело стержня. Для изготовления стержней применяется пресс PYE 10, характеристика которого дана в таблице 3.1: Таблица 3.1 - Техническая характеристика пресса PYE 10
Параметры
Наибольшая производительность: по числу запрессовок в час 19
Давление прессования, МПА 1,5…3,5
Давление на зажиме, МПА 6,5…16,0
Температура стержневой массы по прибору термостата, ОС 100…145
Установленная мощность, КВТ 5,2
Габаритные размеры, мм: Длина 1500
Ширина 1000
Высота 1960
Расчет потребного количества оборудования производится по формуле: (3.1.1) где Q - годовой объем работ выполняемых на данном виде оборудования, шт.;
Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;
Вр - расчетная производительность (на 10% меньше паспортной);
Интенсивность использования оборудования, относительно действительного фонда времени регламентируется коэффициентом загрузки Rз, он должен быть в пределах (0,8 - 0,85): (3.1.2) где Рпр - принятое количество оборудования;
Rз =7,25/8 = 0,944;
Т.о. необходимое количество прессов 8 штук.
Запрессованные стержни-сырцы имеют невысокую прочность и подвержены короблению. Для выправления стержней используют рихтовку -стержень укладывается на гипсовый драйер, помещают драйер в термошкаф и выдерживают в нем при температуре 40...50 °С до полного прогрева стержня. Затем драйер со стержнями охлаждают на воздухе до комнатной температуры [3].
Обжигают стержни в газовых печах, так как в них можно поддерживать окислительную среду, необходимую для сжигания пластификатора и выделяемого им углерода [3].
После обжига охлаждают короба до комнатной температуры. Очистку поверхности стержня от глинозема производят, не допуская повреждения поверхности изделия. Особое внимание нужно обратить на недопустимость глинозема в отверстиях.
Расчет потребного количества оборудования производится по формуле:
где Q - годовой объем работ выполняемых на данном виде оборудования, шт.;
Фд - действительный годовой фонд времени работы оборудования, ч;
Вр - расчетная производительность (на 10% меньше паспортной);
Интенсивность использования оборудования, относительно действительного фонда времени регламентируется коэффициентом загрузки Rз, он должен быть в пределах (0,8 - 0,85):
где Рпр - принятое количество оборудования;
Rз =1,1/2 = 0,72;
Т.о. необходимое количество печей 1.
Пропитка керамических стержней позволяет повысить их прочность приблизительно в 3 раза [3].
Пропитку производить 1...2 раза. Погрузить вручную кассету со стержнями в ванну с расплавом модельной массы ЗГВ-101, предварительно разогретую до 115 5°С. Выдержать стержни в ванной в течение 1 минуты. После каждой пропитки стержни сушить на воздухе в течение 30 минут или в термошкафу при температуре 150... 200°С в течение 5... 10 минут.
Проверяется 100% стержней визуально по следующим дефектам: облой от вставок пресс-формы, скол, инородное включение местная рыхлота, плавность перехода между сечениями.
1. Состав должен точно воспроизводить конфигурацию рабочей полости пресс-формы и ее поверхности, не прилипать к пресс-форме. Поверхность модели должна быть чистой, глянцевой.
2. После затвердевания в пресс-форме состав должен иметь твердость и прочность, достаточные для того, чтобы модели не деформировались и не повреждались на всех технологических операциях.
3. Усадка состава при охлаждении и расширение его при нагреве должны быть минимальными и стабильными.
4. Состав должен быть несложным в приготовлении, иметь минимальное число компонентов, желательно недорогих и недефицитных.
5. Температура плавления модельного состава должна быть невысокой, в пределах 60-100°С, что облегчает изготовление и удаление моделей из полости литейных форм. Температура размягчения должна быть выше комнатной на 10-15°С. Выплавляемый состав должен обладать хорошей жидкотекучестью в расплавленном состоянии.
6. Модельные составы, запрессовываемые в пастообразном состоянии, должны иметь в этом состоянии хорошую текучесть и заполняемость.
7. Продолжительность затвердевания модельного состава в пресс-форме должна быть минимальной.
8. Плотность состава должна быть минимальной, для предотвращения поломок от собственного веса.
9.Химическое взаимодействие состава с материалом пресс-формы, а также о вязующим раствором и огнеупорной основой суспензии недопустимо.
10.Состав должен хорошо смачиваться, хорошо спаиваться, для облегчения сборки блоков.
11.Зольность должна быть минимальной, структура - однородной.
12. Модельные составы используются повторно, поэтому потери его в процессе применения должны быть минимальными.
13. Состав в любом состоянии должен быть безвредным для здоровья рабочих. Отходы модельного состава не должны загрязнять окружающую среду.
Для получения данной отливки наиболее целесообразными являются модельные массы, в состав которых входят водорастворимые и воскообразные компоненты. Наличие воскообразных компонентов позволяет снизить гигроскопичность, хрупкость и склонность к взаимодействию с формой карбамидных составов. При удалении моделей в горячей воде воскообразную часть можно использовать повторно [4].
На основе вышеизложенных требований для изготовления модели лопатки выберем модельную массу MB, в состав которой входят: карбамид марки А гранулированный (мочевина)50%;
состав модельный BMP-1 25%;
состав модельный ЗГВ-101 25%;
а для изготовления моделей элементов ЛПС модельную массу МВС-ЗА: парафин 67%;
церезин 25%;
полиэтиленовый воск 8%.
Предварительное приготовление модельного состава состоит в поочередном расплавлении составляющих с последующей подачей на операцию приготовления пастообразного состава. Для получения данной отливки наиболее целесообразными являются модельные составы 1-й группы. Модельные составы других групп имеют ряд недостатков: имеют высокую температуру каплепадения, смачиваемость суспензией и высокий коэффициент расширения при нагреве, высокую вязкость и др. Будем использовать модельную массу ЗГВ-101, как наиболее полно отвечающую поставленным требованиям.
Модели из модельной массы ЗГВ-101 получаются прочными, теплостойкими, точными, с твердой и чистой поверхностью, при хранении в сухом месте хорошо сохраняют качество поверхности и размерную точность.
Для приготовления модельной массы МВ используют модельный состав
ЗГВ - 101, и мочевину. Соотношение модельного состава ЗГВ - 101 и мочевины 1:1 по массе.
Примечания: - для элементов литниковой системы модельную массу МВ готовят из модельного регенерата, - модельную массу из ЗГВ - 101 и из модельного регенерата готовят в разных термостатах.
Последовательность процесса.
1. Включают термостат с глицериновым обогревом. Индекс потенциометра КСП - 3 устанавливают на температуру 75 - 80°С. Расплав модельного состава перемешивают в печи лопаткой для полного исчезновения нерасплавленных кусков и осадка.
2. Устанавливают ведро у носка печи, наклоняют печь поворотом р
Список литературы
1. ГОСТ 3.1125-88. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.
2. ГОСТ 26645-85. Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку.
3. Литье по выплавляемым моделям / В. Н. Иванов, С. А. Казеннов и др. под общ. ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова. - 3-изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1984.
4. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977.
5. Цветное литье: Справочник / Н. М. Галдин, Д. Ф. Чернега, Д. Ф. Иванчук и др.; Под общ. Ред. Н. М. Таллина. - М; Машиностроение, 1989.
6. Технология литейного производства: специальные виды литья. Учебник для ВУЗОВ / Ю.А. Степанов и др.- М.: Машиностроение, 1983.
7. Гуляев Б.Б. Теория литейных процессов. Учебник для ВУЗОВ. -Л. Машиностроение, 1976.
8. Коузов П.А., Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов, 2 изд., Л., 1974;
9. Белов С.В., Ильницкий А.В. и др.; под общ.ред. С.В. Белова. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов - 2-е изд. испр. и доп. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.
10. Санитарные правила и нормы САНПИН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений" (утв. постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 1 октября 1996 г. N 21)
11. Аксенов П. Н. Оборудование литейных цехов. Учебник для машиностроительных вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977.
12. Авторское свидетельство СССР № 772681, кл. В 22 С 7 / 02, 1980
13. Авторское свидетельство СССР № 1503974, кл. В 22 С 7 / 02, 1989
14. Авторское свидетельство СССР №816666, кл. В 22 С 7 / 02, 1979
15. Авторское свидетельство СССР № 821029, кл. В 22 С 7 / 02, 1979
16. Авторское свидетельство СССР №850263, кл. №, 1989
17. Анализ и расчет размерной точности литейной оснастки: Методические указания к выполнению КСРС по курсу «Проектирование и производство оснастки»/ Уфимск. авиац. институт; Сост. Р.Ф. Мамлеев, Г.А. Шевнин, В.М. Паращенко. Уфа,1990.19с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
