Курсовая по Технологии литейного производства

Получаем по формуле (6.11):

6.2.4 Расчёт минимального сечения элемента литниковой системы

Для стальных отливок характерна расширяющаяся литниковая система, то есть ΣFст < ΣFшл < ΣFпит или Fmin = ΣFcт

(6.14)

где G=45,62 кг, масса металла, заливаемого в форму;

τ=17,76 с, продолжительность заливки;

μ=0.335 - коэффициент расхода;

ρ=0.0072 кг/см³, плотность заливаемого металла;

g=980 см/с² ускорение свободного падения;

Нр – средний металлостатический напор металла в форме, см.

Расчётный металлостатический напор зависит от положения отливки в форме и её размера и определяется по формуле:

(6.15)

где Нс=15 см, высота стояка от места подвода металла в форму;

р=5 см, высота отливки от места подвода металла в форму.

H0=9,8 см, высота отливки

По формуле (6.15) получаем:

Получаем по формуле (6.14):

6.2.5 Расчёт минимальной длины шлакоуловителя, определение интервала размеров и вида, удаляемых включений

Определяем скорость всплывания шлаковой частицы:

(6.16)

где g =9.8 м²/с, ускорение свободного падения;

ρм=7200 кг/м³, плотность жидкого металла;

ρш=2500 кг/м³, плотность шлаковой частицы;

d=0,0025 м, диаметр шлаковой частицы, м;

с=1, коэффициент, зависящий от коэффициента Рейнольдса.

Получаем по формуле (6.12):

Определяем длину шлакоуловителя до первого питателя.

Время всплытия частички неметаллического включения:

(6.17)

где h=0.024 м, высота шлакоуловителя;

ω=0.145 м²/с, скорость всплытия шлаковой частицы.

Время течения жидкого металла в шлак:

(6.18)

где Lш – длина шлакоуловителя до первого питателя;

V – скорость течения жидкого металла.

В первом приближении можно принять:

(6.19)

Из уравнения (6.15) имеем:

Lш/V≈ h/ω

Учитывая, что

(6.20)

где μ=0.335 коэффициент расхода;

g=9.81 м/с² ускорение свободного падения;

Н=0.15 м, высота стояка.

Получаем:

(6.21)

Отсюда имеем:

6.2.6 Определение геометрических размеров элементов литниковой системы

Для мелких стальных отливок рекомендуется соотношение:

∑Fпит: Fшл: Fc=1,4:1.2:1 (6.22)

Выбираем незамкнутую литниковую систему и рассчитываем размеры:

а) Питатели

ΣFпит=1,4•6,5 см²=9,1

Fпит=10,89 /4 =2,27

Форма сечения питателей – трапеция

а = 25 мм; b = 20 мм; h = 10 мм

б)Шлакоуловитель

Fшл = 1,2• ΣFпит=1.2 • 6,5 =7,8 см²

Форма сечения шлакоуловителя – трапеция

а = 36 мм; b = 29 мм; h = 24 мм

в)Стояк

Площадь сечения стояка в нижней части:

Fс.н. = ΣFпит = 6,5 см²

Определяем диаметр стояка в нижней части:

Принимаем диаметр стояка в верхней части, т.е. в месте соединения с литниковой чашей равным 35 мм. [5]

6.3 Расчёт времени затвердевания и охлаждения отливки

Время охлаждения отливки складывается из 3-х этапов:

τ1 – время снятия теплоты перегрева, с;

τ2 – отвод скрытой теплоты кристаллизации, с;

τ3 – время охлаждения до Твыб, с.

6.3.1 Время снятия теплоты перегрева

, (6.23)

где G=45,62 кг, масса отливки;

С1=690 Дж/(кг•К) , теплоёмкость сплава в твёрдом состоянии;

Тпер=1550 ºС, температура перегрева;

Тлик=1500 ºС, температура ликвидус;

То=20 ºС, температура окружающей среды;

F=0,534 м², площадь поверхности отливки контактирующей с

литейной формой;

(6.24)

β – коэффициент теплоотдачи, Вт/К.

где λ=1.04 Вт/м•К, коэффициент теплопроводности материала

формы;

δ=0.075 м, средняя толщина стенки формы

Используя формулу (6.23) получаем

По формуле (6.23) определяем время снятия теплоты перегрева:

6.3.2 Отвод скрытой теплоты кристаллизации

(6.25)

где Сэф – эффективная теплоёмкость, Дж/(кг•К);

Тсол=1450 ºС, температура солидус.

, (6.26)

где L=268000 Дж/кг, удельная теплота кристаллизации.

По формуле (6.26) получаем:

Определяем по формуле (6.25) время отвода скрытой теплоты кристаллизации:

6.3.3 Время охлаждения до температуры выбивки.

, (6.27)

где С2=840 Дж/(кг•К), теплоёмкость сплава в жидком состоянии;

Тв=500 ºС, температура выбивки отливки.

По формуле (6.27) получаем:

6.3.4 Общее время затвердевания и охлаждения.

τобщ = τ1 + τ2 + τ3 = 138+179+3077=3400 с = 56 мин

6.4 Расчёт нагружения литейной формы

На литейную форму действуют силы:

1) Сила со стороны жидкого металла;

2) Сила Архимеда на стержень (действует только на горизонтальные стержни)

Условие для определения веса груза:

Fт > Fме•К,

(6.30)

где Fт – сила тяжести, Н;

Fме – сила, действующая со стороны жидкого металла, Н;

К=1,3 ...1,5, коэффициент запаса (принимаем К=1,4).

Определяем силу, действующую со стороны жидкого металла:

(6.31)

где ρ=7200 кг/м³, плотность жидкого металла;

g=9, 81 м/с², ускорение свободного падения;

h=0, 032 м, расстояние от крайней верхней точки отливки до

верха опоки;

Fп – площадь внутренней поверхности литейной формы

спроецированной на плоскость разъёма (с учётом литниковой

системы), м².

Находим Fп по следующей формуле:

Fп = Fотл+Fпит+Fшлак, (6.32)

где Fотл, Fпит, Fшлак – площади внутренней поверхности

отливки, питателей и шлакоуловителя, спроецированных

на плоскость разъёма