Разработка технологии изготовления отливки шестерни

Реферат

УДК 621.78:

Для изготовления картера шестерен рекомендован алюминиевый сплав АЛ 9 , так как он наиболее полно отвечает эксплуатационным требованиям детали. Первичная заготовка картера шестерен получена отливкой в песчаную форму, поэтому заготовка подвергалась отжигу по режиму температуры нагрева до 300 С, выдержкой 2-4 часа охлаждения на воздухе. Деталь подвергалась закалке при температуре 535 С и старению 160 - 200 С для получения необходимых механических свойств. Закалка и старение проводились в закалочно-отпускном агрегате СКЗА - 3/7.

Заданием № 2 определена задача - разработать технология изготовления отливки в песчаной форме. Для этого были решены следующие задачи : разработка чертежа отливки; разработка чертежа стержня ; разработка чертежа модели ; оценка технико-экономической эффективности.

Заданием № 3 определены следующие задачи. Расчет режима резания ( t, So , Vp, N ) . Выбор станка по режимам резания.

1.1.Анализ условий работы детали.

Двигатель предназначен для образования химической энергии сгорающего в нем топлива в механическую. При работе двигателя на режиме заданной мощности может быть получена изменением соотношения между частотами вращения коленчатого вала и ведущих колес /4/ .

Двигатель сложный механизм, состоящий из многих деталей, с помощью которых происходит преобразование химической энергии и передача её на рабочие органы автомобиля. В состав двигателя входят КШМ и ГЗМ. Распределительный вал установлен в блоке цилиндров на 4 скользящих подшипниках, запрессованных в гнезда блока. В продольном направлении распределительный вал удерживается фланцем, надетым на него укрепленным двумя болтами . доступ к которым осуществляется через отверстие и в шестерне распределительного вала. Распределительные шестерни предохраняются картером шестерен , который устанавливается на прокладке. Центровка картера на блоке осуществляется на двух установочных втулках через которые проходят болты крепления картера /5/ .

Проанализировав устройство и назначение картера шестерен , определены условия работы детали : нагрузки , действующие на картер статические ; среда неагрессивная ; рабочая температура до 100 С.

При эксплуатации картер шестерен должен обладать конструктивной прочностью , то есть деталь должна быть надежной и долговечной.

Надежность - свойство детали сохранять во времени в установленных пределах значение всех параметров , характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах в условиях применения.

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния невозможности его дальнейшей эксплуатации /1/ . Надежность и долговечность картера шестерен зависит от правильного выбора материала и термической обработки. При этом материал детали должен иметь высокое сопротивление трещинообразованию и распространению этих трещин. При статических нагрузках , действующих на картер шестерен посадочные места сопряженных деталей должны обладать высокой износостойкостью. При эксплуатации картер шестерен изнашивается .Особенно износ протекает в местах контакта с другими деталями.

Изнашивание - разрушение поверхностного слоя сопряженных деталей в результате сил трения. При износе происходит изменение размеров, формы , объёма и массы детали. При контакте двух деталей возникают силы трения, которые возрастают с ростом давления между трущимися поверхностями. Основной вид износа - механический износ детали. Молекулярно-механический износ имеет место в процессе приработки механизмов и характеризуется с последующим разрушением неровностей трущихся поверхностей детали и переносом металла с одной поверхности на другую /4/.Длительное воздействие на металл статических нагрузок может вызвать образование микротрещин и разрушения. Очаг разрушения расположен вблизи поверхности. Поверхность , как наиболее нагруженная часть сечения, претерпевает микродеформацию, а затем в наклепанной зоне образуются под поверхностным слоем тещины, которые продвигаются вглубь металла , образуя надрезы и сколы /1/ . Картер шестерен разрушается при эксплуатации чаще всего от трещин или обломах посадочных местах под подшипники. При эксплуатации возникают пробоины на необработанных стенках и сильный износ под подшипниками. В отечественном машиностроении для изготовления картера шестерен широко применяется ферритный серый чугун СЧ 15 ( трактор ТДТ - 55 );

феррито-перлитный чугун СЧ 18 ( ЗИЛ-130). Для облегчения веса в отечественном машиностроении для изготовления картера шестерен используются алюминиевые литейные сплавы АЛ 4 , АЛ9.

В последнее время для изготовления картера шестерен автомобиля ГАЗ используется высокопрочный чугун ВЧ 50-2 .За рубежом используют высокопрочный ферритно-перлитный чугун. В Германии GGG-50, в Японии FCD-45 /9/.

1.2. Обоснование выбора материала для изготовления картера шестерен.

Первичная заготовка картера шестерен трактора ТДТ-55 получается отливкой в разовую форму. Для получения качественной отливки необходимо использовать материал, обладающий хорошими свойствами. Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью , сравнительно небольшой усадкой , малой склонностью к образованию горящих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами , сопротивление коррозии ,должны хорошо обрабатываться резанием. Кроме того , материал должен быть износостойким и выносливым при условиях эксплуатации. К таким материалам относятся чугуны ( серый, ковкий, высокопрочный и алюминиевые сплавы ) . В таблице 1.1 показан химический состав рекомендуемых сплавов .

В таблице 1.2. , 1.3. показаны механические свойства рекомендуемых сплавов , в таблице 1.4. показаны технологические свойства алюминиевых сплавов .

Качество литейных алюминиевых и чугунных сплавов определяется химическим составом , механическими свойствами, технологическими характеристиками ( жидкотекучестью, степенью изменения механических свойств в зависимости от сечения

отливки , герметичностью , склонностью к горячим трещинам и др.) /6/.

Из таблицы 1.1. видно , что чугуны представляют собой сплавы Fe-Si-C , содержащие в качестве примесей Mn,P,S. В серых чугунах углерод находится в форме пластинчатого графита ; в высокопрочном чугуне углерод в шаровидной форме графита. Содержание углерода от 3,2 - 3,7 % / 1/ .

В таблице 1.1. также показан химический состав алюминиевых литейных сплавов системы Al-Si ( силумины ). Кроме Al-Si сплавы дополнительно легированы небольшим количеством - Mg,Cu,Mn,Cr. В этих сплавах находятся и модифицирующие добавки: Ti, Zr, Be, Zn.Эти добавки вводятся для измельчения зерна /1/ .

В таблице 1.2., 1.3. показаны механические свойства чугунов и алюминиевых сплавов . Механические свойства зависят от структуры и состава сплава . Предел прочности ( временное сопротивление - в) предел прочности сплава , т.е. он показывает момент появления трещины , способной развиваться , которая приведет к разрушению. Следовательно в - напряжение отвечающие наибольшей нагрузке предшествующей разрушению детали.

Относительное удлинение ( , % ) характеризует пластичность сплавов , т.е. эта величина пластической деформации , предшествующая разрушению детали /7/ .

Жесткость металла характеризуется модулем упругости и является характеристикой того , как нагрузка , приложенная извне ,изменяет межатомные расстояния . Чем меньшую деформацию вызывает напряжение , тем жестче материал .

Ударная вязкость КСU показывает порог хладноломкости ,т.е. значение вязкости и характеризует надежность конструкционного материала./7/.

Предел выносливости ( ) - наибольшее напряжение , которое выдерживает металл в течении заданного числа циклов нагружения.

Износостойкость сплавов , сопротивления разрешению при эксплуатации детали зависит от их твердости . Твердость - сопротивление материала проникновению в него другого твёрдого тела /1/.

Итак механические характеристики : , , KCU, , HB, E - является необходимыми характеристиками для обеспечения качественных отливок. Обычно сопротивление деформации объединяет общие понятия прочность, а сопротивление разрушению - надежность. Высококачественный конструкционный материал должен быть одновременно прочным , надежным и долговечным. Следовательно ,все механические характеристики определяют конструкционную прочность детали /7/ .

Для получения качественных отливок необходимы хорошие технологические свойства , а именно жидкотекучесть , линейная, усадка возникающие в отливке.

Жидкотекучесть - свойство металла заполнять форму и получить четкие отпечатки в области жидкого и жидкотвердого состояния . Жидкотекучесть зависит от химического состава, вязкости, плотности, температурного интервала кристаллизации , содержание газов, окислов и неметаллических включений. Жидкотекучесть чугунов зависит от C и Si/

Усадка - изменение объёма и линейных размеров во время затвердевания и охлаждения /8/.

В чугунах содержание С находится в пределах 3,2 - 3,7 % .Чем выше содержание С , тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства. В тоже время для обеспечения высоких литейных свойств ( хорошей жидкотекучести ) должно быть не менее 2,4 % С .

Si , содержание которого от 2,9 - 2,3 % , оказывает большое влияние на строение , а следовательно , на свойства