Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Produkcji

Instytut Technik Wytwarzania

Zespół Odlewnictwa

Projektowanie Procesu Technologicznego Elementu Odlewanego z Żeliwa Szarego ZI 250

Opracowali: Prowadzący:

Jan Grzelak dr inż. Roman Haratym

Michał Piotrowski dr inż. Jacek Kozłowski

Marcin Trochimiak

1. Technologiczność konstrukcji

Odlew zostanie wykonany z żeliwa szarego ZI 250 w ilości 20 tysięcy sztuk w 4 klasie dokładności.

Skład chemiczny żeliwa :

C Si Mn P max S max Cr

3% 1,6 % 1% 0,25% 0,12% 0,2%

Własności wytrzymałościowe żeliwa szarego na podstawie PN-76/M-83101

R_m (min) – wytrzymałość na rozciąganie 250 Mpa 25,5 kG/mm²

R_g (śr) – wytrzymałość na zginanie 420 Mpa 42,8 kG/mm²

f₂₀ – strzałka ugięcia 5,0 mm

HB (max) – twardość 245

E (min) – moduł sprężystości 107000 Mpa 10907 kG/mm²

Skurcz żeliwa szarego 1%

Właściwości :

• większą odporność na ściskanie niż na rozciąganie (nawet 4 razy )

• wrażliwe na szybkość chłodzenia

• niewielki koszt wytwarzania i doskonałe właściwości technologiczne

Odlew zostanie wykonany w formie piaskowej l_p (oznaczenie wg PN-71/M-01706 ).

W jednej skrzynce będą się znajdować po dwa modele. Odlew będzie wykonywany w cyklu automatycznym wysokimi naciskami w skrzynkach . Pozwoli to na osiągnięcie wymaganych tolerancji wymiarowych , zminimalizować koszty produkcji i ograniczyć pracochłonność . Można też zastosować linię produkcyjną dostosowaną do indywidualnych potrzeb. Powierzchnię odlewu trzeba będzie we wskazanych miejscach obrabiać obróbką skrawaniem do otrzymania odpowiedniej chropowatości dlatego należy zastosować naddatki na obróbkę skrawaniem zgodnie z PN-72/H83104. Żeliwo szare ma zmienną objętość w zależności od temperatury, studzenie odlewu należy zabezpieczyć nadwyżką materiału na zasilenie odlewu . Model odlewu należy wykonać z metalu, z uwagi na wielkoseryjność produkcji. Temperatura zalewania 1300 ⁰C. Po odlaniu należy wyżarzać odprężająco.

1. Obliczenia masy odlewu

Obliczenia na podstawie otrzymanego rysunku :

m – masa odlewu (kg)

V_c – objętość całkowita odlewu (cm³)

ρ – gęstość żeliwa szarego 7,5 (g/cm³)

Do obliczenia masy posłużyliśmy się programem Solid Works . Obliczona objętość : V_c=5310058,79 [mm] = 53100 [cm] = 0,0053 [m]

V_c * ρ = m [ g ]

m=53100,59 * 7,5 = 398254 g = 39,83 kg

1. Obliczenia układu wlewowego

gdzie: F_WD - pole powierzchni układu wlewowego doprowadzającego

F_WR – pole powierzchni układu wlewowego rozprowadzającego

F_WG – pole powierzchni układu wlewowego głównego

m = 39,83 kg – masa pojedyńczego odlewu

M₁ = 2*m - masa odlewu bez układu wlewowego ( aby uprościć obliczenia wstępne )

H₀ = 300 mm – wysokość skrzynki

Obliczamy czas zalewania:

t_z=am^b, gdzie a=1,8 b=0,43 t_z=1,8 ∙ m^0,43

t_z=11,82 s

Obliczamy najmniejszy przekrój:

F_min =πr² => r=14 mm

d_g=28

Pole przekroju kanału rozprowadzającego wyniesie :

Natomiast pole przekroju wlewu głównego :

d_wg = 36 mm

Obliczenia pozwoliły nam dobrać następujące wartości wlewów:

• wlewu doprowadzającego 28 x 18 x 28 x 182 [mm]

• wlewu rozprowadzającego 16 x 10,5 x 16 x 200 [mm]

• wlewu głównego (walcowy) 18 x 300 [mm]

• zbiornik wlewowy (stożkowy) 50 x 100 [mm] poch. 5,71⁰

Zbiornik wlewowy stożkowy nadstawny wykonywany w nadstawce z rdzenia ponad górną powierzchnię formy wg PN-62/H-54231

Wartość luzów miedzy rdzennikiem a gniazdem rdzeniowym wg PN-76/4042-22

Odchyłki wymiarów nietolerowanych wykonać PN-77/M-02103

Dobrana skrzynka górna 1000 x 800 x 300

Dobrana skrzynka dolna 1000 x 800 x 300