Разработка технологического процесса изготовления корпуса из серого чугуна СЧ20. Курсовая работа (т). Другое.
⚡ 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Разработка технологического процесса изготовления корпуса из серого чугуна СЧ20
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Разработка технологического процесса
изготовления корпуса из серого чугуна СЧ20»
Студент ________ _______ ______________
Доцент ________ ________ ______________
Составить последовательность операций по изготовлению изделия: корпус из
чугуна СЧ 20
I. Характеристика материала и возможность управления свойствами
. Управления свойствами серого чугуна
II. Основной способ получения серого чугуна
III. Возможные методы получения заготовки из чугуна
V. Совокупность операций по выполнению детали
По функциональному назначению корпуса делят на несущие и корпуса-кожухи.
Несущие корпуса служат для установки подвижных и неподвижных узлов и деталей
механизма и должны обеспечивать их требуемое взаимное расположение. К таким
узлам можно отнести опоры скольжения и качения, двигатели, муфты, ручки и кнопки
управления, контактные устройства, шкалы и т.д. Корпуса-кожухи служат не только
для размещения и крепления в них узлов и деталей механизмов, но и для защиты их
от механических повреждений и попадания пыли и влаги, они все в какой-то
степени герметизированы. От конструкции корпуса зависят точность и надежность
работы механизма, его размеры, масса и внешний вид, удобство и безопасность
эксплуатации.
Несущие корпуса по конструктивным признакам классифицируются на цельные,
разъемные и др. .
Цельные корпуса имеют форму открытых коробок. Они обладают высокой
прочностью и жесткостью, хорошо защищают детали и узлы от внешних воздействий.
Их конструкция всегда предусматривает монтажные отверстия, которые закрываются
крышками. Недостатками конструкции часто являются ограниченные возможности
предварительной сборки деталей механизма в узлы до их установки в корпус,
сложность и неудобство сборки и разборки узлов из-за ограничения
внутрикорпусного пространства. Цельные корпуса изготавливают с помощью
различных технологий: литьем, штамповкой, прессованием, сваркой, механической
обработкой.
Разъемные корпуса имеют форму закрытых коробок и состоят обычно из двух
основных частей, плоскость разъема которых или совпадает с плоскостью
расположения осей валов, или располагается перпендикулярно осям валов. Эти
корпуса обладают достаточной прочностью и жесткостью, защищают детали от
внешних воздействий и допускают поузловую сборку механизма. Центрирование
основных (двух) частей корпуса осуществляется с помощью штифтов или по цилиндрической
соосной поверхности. Чтобы обеспечить точность расположения валов отверстия под
подшипники обрабатываются одновременно для собранных совместно основных частей
корпуса.
Целью курсовой работы является проектировка заготовки с максимальным
коэффициентом использования материала и с минимальной себестоимостью и
разработка технологического процесса изготовления корпуса из чугуна СЧ20.
Чугуном называется сплав железа с углеродом, содержащий углерода от 2,14
до 6,67%.
Чугун - дешевый машиностроительный материал, обладающий хорошими
литейными качествами. Он является сырьем для выплавки стали. Получают чугун из
железной руды с помощь топлива и флюсов.
Чугун, у которого большая часть углерода находится в свободном состоянии
в виде графита, называется серым чугуном. Серый чугун мягкий, хорошо
обрабатывается режущим инструментом. В изломе имеет серый цвет. Серый чугун
обладает малой пластичностью, его нельзя ковать, так как содержащийся в нем
графит способствует раскалыванию металла. Серый чугун значительно лучше
работает на сжатие, чем на растяжение. Получается серый чугун путем медленного
охлаждения после плавления или нагревания. Температура плавления серого чугуна
1100-1250° С.
Механические свойства чугуна СЧ 20 приведены в таблице 1
Обозначение
марки чугуна , МПа , МПа , МПаτкр,
Если серый чугун быстро охлаждать после плавления, то он отбеливается, т.
е. частично превращается в белый, и становится очень хрупким и твердым. Наличие
в составе чугуна большого количества кремния способствует получению серого
чугуна.
Рис.1. Структурные диаграммы чугуна в зависимости от а) - содержания
углерода и кремния; б) - скорости охлаждения
Отливки из серого чугуна подвергают термической обработке. Используют
отжиг для снятия внутренних напряжений и стабилизации размеров (5600 С).
Структура чугуна СЧ20 - феррито-перлитная с крупнопластинчатой формой графита -
приведена на рисунке 1.
Рис. 2. Микроструктура серого чугуна с феррито-перлитной основой
Свойства чугуна зависят главным образом от содержания в нем углерода и
других примесей, неизбежно входящих в его состав: кремния (до 4,3%), марганца
(до 2%), серы (до 0,07%) и фосфора (до 1,2%).
Углерод - один из главных элементов в чугуне. В зависимости от количества
и состояния входящего в сплав углерода получаются те или иные сорта чугуна. С
железом углерод соединяется двояко: в жидком чугуне углерод находится в
растворенном состоянии, а в твердом - в химически связанном с железом или в
виде механической примеси в форме мелких пластинок графита.
Кремний - важнейший после углерода элемент в чугуне, он увеличивает его
жидкотекучесть, улучшает литейные свойства и делает чугун более мягким.
Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении. Он мало
пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для
малоответственных деталей и деталей, работающих на износ.
Для деталей из серого чугуна характерны малая чувствительность к влиянию
внешних концентратов напряжения при циклических нагрузках, высокий коэффициент
поглощения колебаний при вибрацияхт , высокие антифрикционные свойства
(благодаря наличию графита). Но, чтобы обеспечить эти свойства, чугун должен
иметь определенную литейную структуру. Способами получения которой являются
модифирование и легирование.
Модифицирование - введение в расплав веществ, небольшое количество
которых существенно влияет на процесс кристаллизации и, соответственно,
изменяет структуру и свойства сплава. При легировании в основной металл также
вводятся компоненты для повышения механических, физических и химических свойств
основного металла. Отличие легирования и модифицирования состоит в том, что
легирующие элементы могут вводиться как в шихту, так и в расплав, модификаторы
вводятся только в расплав и их активное действие кратковременно (15-20 минут).
По способу воздействия на процесс кристаллизации чугуна различают 2
группы модификаторов. Одна группа воздействует на условия роста графита и
способствует его кристаллизации в виде компактных или шаровидных включений.
Другая группа изменяет степень графитизации (модифицирование способствует более
равномерному охлаждению, благодаря чему обеспечивается получение однородной
структуры с мелкопластинчатым графитом в сечениях отливки).
Процесс
легирования чугуна предполагает введение в расплав определенных компонентов,
максимальный эффект от которых достигается при достижении термодинамического
равновесия, то есть, полного растворения, сопровождающегося увеличением до
максимального уровня энтропии <#"810942.files/image009.gif">
Рис. 3. Схема индукционной печи Рис. 4. Разливочный ковш
Таблица 2 - Химический состав чугуна СЧ20, %
Содержание элементов
(массовая доля), %
Серый чугун получают при добавлении в расплавленный металл веществ,
способствующих распаду цементита и выделению углерода в виде графита.
Образование графита происходит в результате термической обработки белого
чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит
по реакции:
Для серого чугуна графитизатором является кремний. При введении в сплав
кремния около 2,5% цементит серого чугуна частично распадается и образуется и
образуется ферритно-перлитная структура с включениями графита (струтура чугуна
СЧ20).
Механические свойства серых чугунов зависят от металлической основы, а
также формы и размеров включений графита. Наиболее прочными являются серые
чугуны на перлитной основе, а наиболее пластичными - серые чугуны на ферритной
основе. Поскольку графит имеет очень малую прочность и не имеет связи с
металлической основой чугуна, полости, занятые графитом, можно рассматривать
как пустоты, надрезы или трещины в металлической основе чугуна, которые
значительно снижают его прочность и пластичность. Наибольшее снижение
прочностных свойств вызывают включения графита (рис. 1) в виде пластинок.
По физико-механическим характеристикам серые чугуны условно можно
разделить па четыре группы: малой прочности, повышенной прочности, высокой
прочности и со специальными свойствами.
Серый чугун малой прочности имеет в основе микроструктуру феррита или
феррита и перлита с пластинчатым графитом (рис. 1). Такой чугун обладает
прочностью на растяжение 300 МПа и соответствует марке СЧ 20.
Легированный серый чугун имеет мелкозернистую структуру и лучшее строение
графита за счет присадки небольших количеств никеля и хрома, молибдена, а
иногда титана или меди.
Модифицированный серый чугун имеет однородное строение по сечению отливки
и более мелкую завихренную форму графита. Химический состав шихты для
изготовления модифицированного чугуна подбирают таким, чтобы обычный
немодифицированный чугун затвердевал бы в отливке с отбелом (т. е. белым или
половинчатым).
Обычный серый чугун получают медленным охлаждением жидкого расплава или
аустенита высокоуглеродистых сплавов. В нем частицы графита имеют пластинчатую
форму. В зависимости от механических свойств и назначения серый чугун с
пластинчатым графитом разделяют на марки: СЧ-20, СЧ-25, СЧ-30, СЧ-35, СЧ-40,
СЧ-45 (цифры показывают минимальный предел прочности при растяжении, кгс/мм2).
Существует несколько методов получения заготовки, которые зависят от
служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, а также от ее
конфигурации и размеров, марки материала, типа производства и других факторов.
Изделия, получаемые методом обработки давлением, должны быть более
простыми по форме.
Размеры заготовок, получаемых методами литья и обработки давлением,
практически не ограничиваются. Нередко определяющим параметром в этом случае
являются минимальные размеры (например, минимальная толщина стенок отливки,
минимальная масса поковки). Объемной штамповкой и большинством специальных
способов литья получают заготовки массой до нескольких десятков или сотен
килограммов.
Заготовки из одного и того же материала, полученные методами литья,
обработки давлением и сваркой, обладают различными свойствами. Так, литой
металл характеризуется большим размером зерен, неоднородностью химического
состава и механических свойств по сечению отливки, наличием остаточных
напряжений и т.д.
После обработки давлением заготовки имеют мелкозернистую структуру и
определенную направленность расположения волокон (неметаллических включений).
После холодной обработки давлением возникает наклеп, поэтому холоднокатаный
металл прочнее литого в 1,5-3 раза. Пластическая деформация металла приводит к
анизотропии свойств: прочность вдоль волокон (неметаллических включений)
примерно на 10 - 15 % выше, чем в поперечном направлении.
Сварка приводит к образованию неоднородных структур в сварном шве и в
околошовной зоне. Неоднородность зависит от вида и режима сварки. Так, наиболее
резкое отличие в свойствах сварного шва возникает при ручной сварке, а
электрошлаковая, автоматическая дуговая сварки обеспечивают формирование
наиболее качественных однородных швов.
Деталь - корпус должна обладать достаточной износостойкостью, прочностью,
а так же относительно низкой стоимостью изготовления. Для выполнения этих
условий более всего подходит метод литья. Отливки из серого чугуна наиболее
распространены в машиностроении. Это объясняется его хорошими литейными
свойствами, хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках.
Физическая сущность процесса литья определяется тремя важнейшими
понятиями: «жидкотекучесть», «кристаллизация», «усадка».
Жидкотекучесть - способность материала заполнять форму в жидком
состоянии. Жидкотекучесть зависит от вязкости и удельной теплоты плавления
материала, а также от теплопроводимости и начальной температуры пресс-формы.
Кристаллизация - образование и рост кристаллов в затвердевающем металле.
Процесс происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Вследствие
этого образовавшиеся зерна - монокристаллы в наружных областях мельче.
Усадка - Свойство литейных сплавов уменьшать объём при затвердевании и
охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки
расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают
объёмную и линейную усадку, выражаемую в относительных единицах.
. Литье в землю (литье в песчано-глинистые формы)
Литье в землю является сравнительно простым и экономичным технологическим
процессом. Во многих отраслях машиностроения (автомобилестроение,
станкостроение, вагоностроение и др.) при массовом производстве отливок чаще
всего применяется этот метод.
· в основном, в качестве материала отливок используется серый
чугун, обладающий хорошей жидкотекучестью и малой усадкой (1%),
малоуглеродистая сталь (< 0,35%С). Весьма ограничено производятся таким
способом отливки из медных и алюминиевых сплавов. Качество металла отливок
весьма низкое, что связано с возможностью попадания в металл неметаллических
включений, газовой пористостью (из за бурного газообразования при заливки
металла во влажную форму).
· форма отливок может быть весьма сложной, но все же ограничена
необходимостью извлечения модели из формы.
· размеры отливки теоретически неограниченны. Таким способом
получают самые крупные отливки (до сотни тонн). Это станины станков, корпуса
турбин и т. д.
· точность получаемых отливок обычно грубее 14 квалитета и
определяется специальными нормами точности.
· шероховатость поверхности отливок превышает 0,3мм, на
поверхности часто наличествуют раковины и неметаллические включения. Поэтому
сопрягаемые поверхности деталей, заготовки которых получают таким методом,
всегда обрабатывают резанием.
Кокильное литье - это литье металла, осуществляемое свободной заливкой
кокилей. Кокиль - металлическая форма с естественным или принудительным
охлаждением, заполняемая расплавленным металлом под действием гравитационных
сил. После застывания и охлаждения, кокиль раскрывается и из него извлекается
изделие. Затем кокиль можно повторно использовать для отливки такой же детали.
Данный метод широко применяется при серийном и крупносерийном
производстве.
Литье в кокиль ограничено возможностью изготовления крупногабаритных
кокилей и обычно масса отливок не превышает 250кг.
Широкая гамма изделий для всех отраслей промышленности (детали
двигателей, заготовки венцов зубчатых колес, корпусных деталей и т. д.).
. Литье по газифицируемым моделям
Технология литья по газифицированным моделям является одной из самых
перспективных и развивающихся в настоящее время технологий литья. Эту
технологию можно отнести к способу литья по выплавляемым моделям, но отличие в
отличии от данных сходных способов модель удаляется (газифицируется) не до
заливки, а в процессе заливки формы металлом, который вытесняя (замещая)
«испаряющуюся модель» из формы, занимает освободившиеся пространство полости
формы.
Основными преимуществами отливок, изготовленных по этой технологии
являются следующие:
· высокая точность получаемых отливок даже при сложной
конфигурации.
· качество и плотность металла в отливке обеспечивается за счет
частичного вакуумирования в процессе литья.
· высокое качество поверхности отливок (RZ 80) позволяет в
некоторых случаях совсем отказаться от механической обработки, которая была бы
необходима при другом способе изготовления.
· минимальный припуск на механическую обработку если она всё же
необходима.
· полная идентичность отливок в серии.
После того как был произведен выбор метода производства, необходимо
выбрать возможный и приемлемый способ литья изделия - корпуса. Учитывая
желаемые в дальнейшем характеристики, опираясь на экономический фактор, область
применения и обширность производства в нашем случае подходит литье в песчаные
формы.
С помощью литья в песчаные формы получают до 75 % всех отливок. Этим
методом можно получить изделия массой более 100 тонн, с минимальной толщиной
стенок 3 - 5 мм, с шероховатостью поверхности Ra = 20 - 80 мкм в единичном,
серийном и среднесерийном производстве.
Отливки получают в литейной форме, полость которой соответствует
конфигурации отливки. При литье в песчаные формы их изготавливают из
формовочной смеси, состоящей из формовочных материалов. Формовочную смесь засыпают
в литейные опоки и выполняют в них отпечаток модели. (Литейная опока -
приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы,
её транспортировке и заливки жидким расплавом).
Модель имеет конфигурацию внешней поверхности отливки, обычно её
изготавливают из дерева, металла, пластмассы. Внутренняя поверхность отливки
(отверстия, полости и т.п.) образуется при помощи литейного стержня, который
устанавливают в форму. Литейные стержни изготавливают из стержневой смеси в
стержневых ящиках. Стержневые ящики изготавливают из тех же материалов, что и
модели. Между полостью формы и стержнем образуется пространство, заполняемое
жидким металлом. После его затвердевания образуется отливка. На рисунке 8
приведена схема технологического процесса литья в песчаные формы.
Рис.8 Схема технологического процесса изготовления отливки методом литья
в песчаную форму
V.
СОВОКУПНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ДЕТАЛИ
1. В литейном цехе завода изготавливают формовочную и стержневую
смеси.
- припуск на механическую обработку; 2 - литейные уклоны; 3- плоскость
разьема; По чертежу отливки в модельном отделении изготавливается модель
отливки (рис. 7) и стержневой ящик
- Стержневые знаки; 2 - фиксаторы; В полости стержневого ящика из
стержневой смеси изготавливается стержень (рис. 8).
3. На подмодельную плиту (рис. 9) устанавливается половина модели
(без фиксаторов) и ставится нижняя опока. Поверхность модели покрывается тонким
слоем модельной пудры (графита) для того, чтобы к ней при формовке не прилипала
формовочная смесь. Для удержания пудры на поверхности модели модель смачивают
керосином или соляркой. В опоку засыпается формовочная смесь и уплотняется с
помощью трамбовок.
Рис. 9. Изготовление нижней полуформы
- формовочная смесь; 2 - опока; 3 - модель; 4 - подмодельная плита.
4. Готовая полуформа поворачивается на 180о. Устанавливается вторая
половина модели по фиксаторам. Устанавливается верхняя опока, и жестко
фиксируется взаимное положение опок.
Разъем литейной формы присыпается песком. Устанавливается модель стояка
литниковой системы, производится засыпка и уплотнение формовочной смеси (рис.
10).
Рис. 10. Изготовление верхней опоки
- Верхняя опока; 2 - устройство для центрирования опок; 3 - модель; 4 -
нижняя опока
5. Удаляется модель стояка и начинается оформление литниковой
системы (см. рис. 11): прорезается литниковая чаша. Накалываются вентиляционные
каналы.
- литниковая чаша; 2 - стояк; 3 - шлакоуловитель; 4 - питатель
6. Верхняя опока с набитой в ней формовочной смесью снимается с
нижней опоки. Удаляется модель. Прорезаются питатель и шлакоуловитель - части
литниковой системы.
7. Сборка формы. Перед сборкой литейная форма осматривается,
заделываются местные разрушения, из полости формы и литниковой системы удаляют
частицы формовочной смеси. После укладки стержней верхняя половина формы
устанавливается на нижнюю, и форма готова для заливки металла (рис. 12).
- вентиляционный канал (выпор); 2 - формовочная смесь; 3 - полость формы;
4 - стержень; 5 - литниковая система
. Обрубка отливок - процесс удаления с отливки прибылей, литников,
выпоров и заливов по месту сопряжения полуформ. Обрубку производят
пневматическими зубилами, ленточными и дисковыми пилами, газовой резкой и на
прессах.
Литники от чугунных отливок отбивают молотками сразу же после выбивки из
форм перед удалением стержней. После обрубки отливки зачищают, удаляя мелкие
заливы, остатки прибылей, выпоров и литников.
. На вертикально-сверлильном станке просверливаются 2 сквозных отверстия
диаметром 16 мм в основе детали с помощью спирального сверла диаметром 16 мм.
. Изделие готово к проведению упрочняющей обработки.
Важнейшими этапами обработки сплавов являются термическая обработка.
Термической обработкой обеспечивается заданный уровень свойств во всем объеме
детали..
Под термической обработкой понимают комплекс операций нагрева и
охлаждения сплава, осуществляемых по определенному режиму с целью изменения его
строения и получения заданных свойств. Основу термической обработки составляет
изменение структурно-фазового состава и дислокационной структуры сплава,
которое может быть достигнуто путем использования таких ключевых факторов, как
наличие в нем аллотропических превращений или зависящей от температуры
ограниченной взаимной растворимости компонентов.
Так как корпус является ответственной деталью машин с высокой
надежностью, испытывающих при эксплуатации сложные виды нагружения
(статические, ударные и знакопеременные нагрузки), то целесообразно провести
следующие виды упрочняющей обработки:
В результате выполнения курсовой работы был разработан технологический
процесс изготовления корпуса из серого чугуна СЧ20. Так же были рассмотрены:
основной способ получения серого чугуна СЧ20, его свойства и основные методы
получения заготовки. Был определен наиболее целесообразный и экономически
выгодный метод получения заготовки и разработана совокупность операций по
изготовлению детали. Сделан выбор упрочняющей обработки детали.
1. Анурьев В.И., Справочник
конструктора-машиностроителя: В3-х т. Т.1.-6-е издание, перераб. и доп. - М.:
Машиностроение, 1982. - 584 с ил.
2. Горбацевич А. Ф., Шкред В. А.
Курсовое проектирование по технологии машиностроения: [учебное пособие для
машиностротельных специалных вузов]. - 4-е изд., перераб. И доп. - Мн.: Выш.
Школа, 1983.-256 с., ил.
3. Дальский А.Н., Арутюнова И.А.,
Технология конструкционных материалов, Учебник. - М.: Машиностроение 1985. -
450 с.
4. Косилова А.Г., Мещеряков Р.К, Калинин
М.А. Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник
технолога. М., "Машиностроение", 1976.
5. В.Н Коробко, М.М. Сычёв, С.И. Гринёва. ЛИТЬЁ В ПЕСЧАНЫЕ ФОРМЫ.
Методические указания к лабораторным работам. Санкт-Петербург, 2007.
4.
СолнцевЮ.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. - СПб.: Химиздат, 2004, - 735с.
. Чернышов
Е.А., Евстигнеев А.И., Евлампиев А.А. Литейные дефекты. Причины
образования.
Способы предупреждения и исправления. - М.: Высшая школа, - 2007. - 234 с.
Похожие работы на - Разработка технологического процесса изготовления корпуса из серого чугуна СЧ20 Курсовая работа (т). Другое.
Реферат: Зрительная сенсорная система. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Презумпция невиновности
Контрольная работа: Сутність соціального контролю у сфері праці
Сочинение Мой Друг Описание Внешности
Реферат: Рихард Вагнер. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: On Revenge And Medea Essay Research Paper
Реферат по теме Текстовый редактор Microsoft Word
Темы Сочинения Про Дубровского 6 Класс
Курсовая работа по теме Концепт 'Город' в идиостиле И.А. Бродского
Реферат: Валютное регулирование и валютный контроль 3
Реферат: Индийская глубинка: Луни. Скачать бесплатно и без регистрации
Система Правоохранительных Органов В Рф Эссе
Курсовая работа по теме Інтернаціоналізми та їх різновиди в англійській та українській мовах
Дипломная Работа На Тему Анализ Доходов И Расходов Банка
Вводные Конструкции Для Декабрьского Сочинения
Реферат: ПБОЮЛ
Зимнее Сочинение Темы
Купли Продажи Недвижимости Курсовая
Реферат: Правовой статус предпринимателя
Реферат: Конракт купли-продажи
Реферат: Понятие и сущность управленческой информации
Реферат: Aids Prevention Essay Research Paper AIDS PreventionSince
Реферат: Административно-правовой статус иностранных граждан и лиц без гражданства в РФ