Курсовая работа: Разработка технологии изготовления детали из чугуна

Чугун выплавляют в доменных печах (рисунок 2). Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Железные руды - горные породы содержащие железо в виде химических соединений с кислородом и другими элементами. В состав железных руд, кроме того, входят и другие соединения в виде кремнезема, глинозема, известняка и т. п. (объединяемые общим понятием - "пустая порода"). Обычно для производства чугуна используют магнитный железняк (Fe3O4) с содержанием железа до 70%, красный железняк (Fe2О3 ), содержащий до 65% железа, и бурый железняк (2Fe2О3*2H2О), содержащий до 60% железа. Топливом в доменном процессе служит кокс, получаемый при сухой перегонке (сжигание без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы (плавни) - известняки, доломиты, песчаники применяют для понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы топлива в шлак.

Доменная печь представляет собой шахту, снаружи покрытую металлическим кожухом и изнутри футерованную огнеупорным кирпичом. Печь через верхнюю часть, называемую колошником непрерывно загружают шихтой, чередуя слои руды, флюса и топлива. Для поддержания горения топлива в нижнюю часть печи - горн через фурмы подают под давлением нагретый воздух.

Рисунок 2 - Схема доменной печи

1 – шахта; 2 – колошник; 3 – загрузочное устройство; 4 – металлический кожух; 5 – футеровка; 6 – цилиндрическая часть печи; 7 – заплечики; 8 – горн; 9 – шлаковая летка; 10 – чугун; 11 – летка для выпуска чугуна; 12 – воздухоподающая труба

3 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

чугун литье кокиль деталь

Термической обработкой называют нагревание изделия и заготовок до определенной температуры в сочетании с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью. Термическая обработка позволяет изменять в желательном направлении структуру и свойства машиностроительного материала в изделии, причем диапазон регулирования свойств может быть очень широким. Термическая обработка может сочетаться с химическим воздействием или пластическим деформированием, что дополнительно расширяет ее возможности. Все основные виды термической обработки, а также химико-термическая, термомеханическая и механотермические обработки основаны на протекании перекристаллизации в структуре металлического материала. Факторами, влияющими на изменение структуры и свойств материала, являются температура нагрева, его продолжительность и скорость, а также скорость охлаждения.

Серый литейный чугун подвергают термической обработке: отжигу, закалке, отпуску, поверхностной закалке, азотированию. Для чугунных отливок чаще других видов термической обработки применяют отжиг. Отжиг отливок из серого чугуна устраняет внутренние напряжения и отбел. Внутренние напряжения возникают при неравномерном охлаждении отливок и часто приводят к трещинам. Отбел — это образование твердой поверхностной корки, состоящей из цементита, на отливках из серого чугуна при литье в металлические формы. Слой цементита затрудняет обработку режущими инструментами. Отжиг для устранения внутренних напряжений выполняют путем медленного нагревания отливок до 500—550° С и выдержки при этой температуре в течение 2—5 ч с последующим медленным охлаждением вместе с печью до 250° С, а затем на воздухе. Отжиг для устранения отбела производят путем нагрева отливок до 850—870° С. Отливки выдерживают при этой температуре в течение 1—5 ч, и охлаждают сначала вместе с печью до 500° С, а затем на воздухе. В результате цементит распадается на железо и углерод, а твердость поверхностного слоя отливок снижается.

Микроструктура материала после термической обработки

а) б)

Рисунок 3 - Микроструктура серого чугуна

1 – перлит; 2 – графит отжига; 3 – феррит

4 СХЕМА ОТЛИВКИ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ

Кокилем называют металлическую форму, заполняемую расплавом под действием гравитационных сил.

Сущность способа заключается в применении многократно используемой литейной формы, которая формирует конфигурацию и свойства отливки. При этом способе литья либо совсем исключается применение, либо расходуется малое количество песчаных смесей лишь на изготовление разовых стержней. В связи с этим отпадает необходимость в землеприготовительных отделениях.

Модельная оснастка при литье в кокиль включает подогреваемые стержневые ящики (для изготовления сплошных или оболочковых стержней), ящики для холоднотвердеющих стержневых смесей и т.д.

Металлическая форма обладает по сравнению с песчаной значительно большими теплоемкостью, теплопроводностью, прочностью и нулевой газопроницаемостью. Материалами для кокилей служат чугуны серые СЧ20, СЧ25 и высокопрочный ВЧ42-12; низкоуглеродистые стали 10 и 20; легированные стали 15ХМЛ и др.; алюминиевые сплавы АЛ9 и АЛ11; медь.

Наибольшее распространение получили чугунные кокили. Металлические стержни изготовляют из конструкционных углеродистых (простой) и легированных (сложной формы) сталей. Кокили небольших размеров либо отливают, либо получают обработкой резанием из поковок. Рабочие полости и элементы литниковой системы в последнем случае получают электрофизической или электрохимической обработкой. Более крупные кокили выполняют литыми. С целью стабилизации размеров и форм кокили проходят сложную термическую обработку.

По конструкции кокили бывают простыми и сложными. В зависимости от расположения плоскости разъема кокили делятся на неразъемные (вытряхные); с вертикальной, горизонтальной и сложной (комбинированной) плоскостями разъема.

Последовательность изготовления отливки в кокиле показана на рисунке 5. Она состоит из небольшого числа основных операций.

Рисунок 4 – Последовательность изготовления отливки

а - очистка полуформ; б - установка стержней; в - заливка расплава; г - частичное удаление металлического стержня; д - извлечение отливки

Рисунок 5– Эскиз разреза металлической формы – кокиля

1 – отливка; 2 – нижняя часть кокиля; 3 – средняя часть кокиля; 4 – стержень; 5–приемная воронка (верхняя часть кокиля); 6 – вентиляционные каналы; 7 – питатели

Эскиз отливки с необходимыми припусками на механическую обработку представлен на рисунке 6.

Рисунок 6 – Эскиз отливки

5 СХЕМА ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ 3, 4, 5

Поверхность 3 мы будем обрабатывать проходным отогнутым резцом (Рисунок 7)

Рисунок 7 – Обтачивание цилиндрической поверхности (3) на проход проходным отогнутым резцом

Поверхность 4 обработаем проходным упорным резцом (рисунок 8).

Рисунок 8 – Обтачивание цилиндрической поверхности (4) до упора проходным упорным резцом

??????????? 5 ?????????? ????????? ????????? ?????? (??????? 9).

Рисунок 9 – Подрезание торцовой поверхности (4) на проход проходным отогнутым резцом

Элементы резания и параметры срезаемого слоя.

Для осуществления процесса обработки заготовки необходимо произвести настройку станка, т. е. определить и задать на станке следующие три параметра: скорость главного движения, величину подачи и глубину внедрения режущего инструмента в обрабатываемую заготовку. Эти параметры называются элементами резания, а их совокупность называется режимом резания.

Скорость главного движения называют скоростью резания. Эта величина перемещения поверхности резания относительно режущей кромки в единицу времени в процессе главного движения. Скорость резания измеряют в метрах в минуту, при шлифовании в метрах в секунду. υ=(πDn)/1000 М/мин.

Скорость подачи или подача S — это скорость перемещения инструмента относительно заготовки в направлении подачи. При точении подача S, мм/об, определяется величиной перемещения инструмента за один оборот заготовки. В ряде случаев бывает необходимо знать величину минутной подачи sМ: sM = S* п.

Глубина резания t определяет толщину срезаемого слоя за один проход. Она определяется расстоянием между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренными по нормали к последней. При точении цилиндрической поверхности глубину резания определяют полуразностью диаметров до и после обработки:

t= (D- d)/2

В ряде случаев оказывается необходимым использовать понятия ширины и толщины срезаемого слоя материала. Шириной среза bназывают расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями, измеренное по поверхности резания, а толщиной среза а — расстояние между двумя последовательными положениями поверхностей резания за время одного оборота заготовки.

Станки токарной группы предназначены для обработки наружных и внутренних поверхностей вращения (цилиндрических, конических и фасонных), обработки плоских торцевых поверхностей (подрезание торцов), нарезания резьбы и некоторых других работ. В нашем случае необходимо произвести торцевание отверстия подрезным резцом и обработку внутренней поверхности детали расточным резцом. Для обработки отверстий используются сверла, зенкеры, развертки и др.

Главным движением у всех станков токарной группы является вращение заготовки. Движение подачи сообщается режущему инструменту. В машиностроении станки токарной группы составляют 30—40 % от общего парка металлорежущих станков. В зависимости от масштаба производства, конфигурации, размеров и массы деталей их обработка осуществляется на различных типах станков. Токарные и токарно-винторезные станки предназначены для выполнения всех основных видов токарных работ в условиях единичного и мелкосерийного производства.

6 НАЗВАНИЕ СТАНКА, ИНСТРУМЕНТА И ЗАЖИМНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Основные узлы и устройство токарно-винторезного станка 1К62