ODLEWNICTWO

Opracowanie dokumentacji technologicznej wykonania odlewu

Prowadzący: Dr inż. Piotr Mikołajczak

Projekt zawiera:

1. Rysunek konstrukcyjny detalu - Rysunek numer 1

2. Rysunek surowego odlewu (uproszczony ) - Rysunek numer 2

3. Rysunek koncepcji technologicznej (uproszczony) - Rysunek numer 3

4. Dobór naddatków: na obróbkę skrawaniem, technologicznych, promieni odlewniczych:

Zgodnie z normą PN-69/H-54215 i PN-72\H-83154 przyjmuję:

Naddatki na obróbkę skrawaniem: 1,5 mm na stronę.

Promienie 4 mm.

Kąty pochyleń: 5°

5. Obliczenie nadlewów:

Do obliczenie wielkości nadlewu korzystam z ogólnego równania zasilania odlewu:

V_n - F_n M_on - V_nz = 0

Gdzie:

V_n - objętość odlewu

F_n - powierzchnia stygnięcia nadlewu

M_on - moduł stygnięcia ścianki części ochraniającej nadlew

V_nz - objętość części zasilającej

2g = φ =>

V_n = 1,5g * 2g * g = 3g³

F_n = 2 * (1,5g * 2g) + 2 * (1,5g * g) + (g * 2g) = 11g²

Gdzie:

S_j - współczynnik kursu

M_wo -moduł węzła

= 1

K_w = 1

S_j = 0,045

M_on = M_wo * 1,045

gdzie:

V_wo = 6L * L * L = 6L³

L - średnica odlewu L + 0,033 m

V_wo = 0,000026952 m³

F_wo - pole powierzchni całego odlewu

Mały walec; P_dekiel = π * r² = 255 mm²

P_walec = 2 * π * r * 15,7 = 888 mm²

Duży walec; P_pierścień = π * R² - π * r² = 601 mm²

P_walec = (2 * π * R * 45,38) - 16,5 * 33 = 4160 mm²

Stożek; P_stożek = π * (R + r) * l = 1326 mm²

Kula; P_kula = 4 * π * R² - 2 * π * R * h = 2903 mm²

F_wo = 10133 mm² = 0,010133 m²

= 0,262491266 [cm]

M_on = M_wo * 1,045 = 0,002779516

V_nz = 1,2 * V_wo * S_j = 0,000001455 m³

Podstawiam wszystkie obliczone wartości do ogólnego równania zasilania odlewu:

V_n - F_n M_on - V_nz = 0

3g³ - 11g² * 0,002776516 - 0,000001455 = 0

g = 0,013 m

Grubość nadlewu wynosi 13 mm

Szerokość nadlewu wynosi 26 mm

Wysokość nadlewu wynosi 20 mm

Moduł nadlewu:

[cm]

V = 13 * 26 * 20 = 6760 [mm³] = 6,76 [cm³]

A = 2 * 13 * 26 + 2 * 13 * 20 +2 * 20 * 26 = 676 + 520 + 1040 = 2236 [mm²] = 22,36 [cm²]

= 0,3024 [cm]

Sprawdzam czy stosunek modułu odlewu do modułu nadlewu są prawidłowe

,prawidłowo

tak więc moduł szyi powinien wynosić M_szyi = 0,289 [cm], zakładam wysokość szyi 7 mm

6. Obliczenie układu wlewowego:

• Masa i objętość odlewu i układu wlewowego

Masa i objętość odlewu

V_odl. = V₁ +V₂ +V₃ +V₄

Gdzie:

V₁ = π*r² *h = 3,14 * 9 * 46,7 = 3817 mm³ = 3,817 cm³

V₂ = π*r² *h = 3,14 * 16,5 * 46,7 = 39942 mm³ = 39,942 cm³

V₃ = 1/3 * π * h * ( R² + R_r + r² ) = 9119 mm³ = 9,119 cm³

V₄ = 4/3 * π * R³ * ( ˝ * π * r² * h + 1/6 * π * h³ ) = 16931 mm³ = 16,931 cm³

V_odl. = 3,817 + 39,942 + 9,119 + 16,931 = 69,81 [cm³]

Masa odlewu:

=> m = ρ * V_odl.

Gdzie: ρ dla staliwa wynosi 7,8 [
]

m = 544,5g = 0,5445 [kg]

Masa odlewu wraz z układem wlewowym jest to masa odlewu plus ~50%, czyli:

M = 0,5445 + 0,5 * 0,5445 = 0,81675 [kg] ~0,817 [kg]

• Optymalny czas zalewania

gdzie:

g = 33mm -przeważająca lub średnia grubość ścianek w odlewie [mm]

M = 0,817kg -masa odlewu wraz z układem wlewowym i nadlewami [kg]. Jest to

masa odlewu plus ~20%.

S = 1,4 -współczynnik czasu

t = 4,2s

• Prędkość podnoszenia się lustra metalu

gdzie:

C = 3,3 [cm] -całkowita wysokość odlewu w położeniu przy zalewaniu

t = 4,2 [s] -czas zalewania

V = 0,8 ~1

Najkorzystniej było by skrócić czas zalewania do 3,3s

• Przekrój układu wlewowego

Obliczam średnie ciśnienie metalostatyczne:

gdzie:

H₀ =70mm -początkowe maksymalne ciśnienie metalostatyczne [cm] (założenie)

C = 33mm -całkowita wysokość odlewu w położeniu przy zalewaniu [cm]

h_śr = 5,6 [cm]

gdzie:

μ = 0,42 -współczynnik oporu formy

F_WD = F_WR = F_WG = 0,92

7. Dobór rdzenia: rdzenniki, znaki, zamki i luzy rdzeniowe

W rozpatrywanym detalu nie ma potrzeby stosowania rdzeni. Model składa się z dwóch połówek.

8. Rozplanowanie i dobór układu wlewowego: zbiornik, wlew główny, wlew rozprowadzający, wlew doprowadzający

Układ wlewowy, a dokładnie kanał doprowadzający umieszczam po środku detalu, ponieważ jest to blisko nadlewu i ostatnie partie materiału ( czyli najcieplejsze ) wpłyną w obszar węzła cieplnego, a więc węzeł będzie dodatkowo zasilony. Ogólnie rzecz biorąc, najkorzystniej było by wlewać metal bezpośrednio do nadlewu, ale jest to niemożliwe, gdyż belka żużlowa w układzie wlewowym musi zatrzymać zanieczyszczenia.

Wymiary dobrane zgodnie z normą: PN-80/H-54231

		Wymiary
	d [mm]		d1 [mm]	a [mm]	b [mm]	h [mm]	r [mm]
FWD -wlew główny	10		14	-	-	-	-
FWR -wlew rozprowadzający	-		-	10,5	7,5	10,5	1
FWD -wlew doprowadzający	-		-	15	11	7,5	1,5

Wymiary zbiornika wlewowego stożkowego:

Średnica d wlewu głównego przy wlewie rozprowadzającym [mm]	D [mm]	D1 [mm]	H [mm]	Pojemność zbiornika [cm^3]
11	50	30	50	64

9. Ustalenie odległości między modelami i od skrzynki oraz dobór skrzynki formierskiej

Masa odlewu [kg]	Odległość [mm]
		Pomiędzy górną powierzchnią modelu, a górną powierzchnią formy	Pomiędzy dolną powierzchnią modelu, a dolną powierzchnią formy	Pomiędzy modelem, a ścianką skrzynki formierskiej	Pomiędzy wlewem, a ścianką skrzynki formierskiej	Pomiędzy modelami	Pomiędzy modelem, a wlewem rozprowadzającym
Do 5	40	40	30	30	30	30

Wymiary typowych skrzynek dobiera się z normy BN-67/4041-02. Dobieram najmniejszą możliwą skrzynkę, że względu na bardzo małe gabaryty odlewu:

Skrzynka ta jest przeznaczona na formierkę kombinowaną trzpieniową KFKT 54

10. Obliczenie obciążenia formy

Obciążenie formy Q_f wylicza się z zależności:

Q_f = P - G

gdzie:

Q_f - obciążenie formy [N]

G - ciężar górnej części formy wraz z zamocowanymi w niej wiszącymi rdzeniami [N]

P - napór ciekłego stopu na górną półformę

G = V·ρ_f·g = m·g = 0,001107977*1600*9,81=17,39

gdzie:

V - objętość górnej półformy (z rdzeniami) [m³]

ρ_f - gęstość zagęszczonej masy formierskiej [m³], przyjąć ρ_f=1600kg/m³

m - masa górnej półformy (z rdzeniami) [kg]

g - przyspieszenie ziemskie 9,81 m/s²

P = k·g··ρ_m ·ΣF_i·h_i = 1,4*9,81*7500*0,000231=23,79

gdzie:

F_i - pole poziomej powierzchni elementu formy znajdujące się pod ciśnieniem słupa stopu o wysokości h_i

h_i - wysokość słupa stopu mierzona od powierzchni F_i do poziomu stopu w zbiorniku wlewowym [m]

k - współczynnik uwzględniający uderzenie metalu przy zalewaniu, przyjąć k=1,4

ρ_m - gęstość ciekłego stopu [kg/m³], przyjąć ρ_m=7500 kg/m³

Q_f = P - G = 414 N = 41,4 kg

11. Rysunek formy - rysunek numer 4

Literatura:

1. M.Perzyk, Materiały do projektowania procesów odlewniczych. PWN, W-wa, 1990.

2. Praca zbiorowa, Poradnik inżyniera - Odlewnictwo. Tom 1. WNT, W-wa 1986 Rozdziały V (Skarbiński) i VII (Baranowski i inni).

3. M. Perzyk, Krzysztof Błaszkowski, Roman Haratym, Stanisław Waszkiewicz, Materiały do projektowania procesów odlewniczych.

---