Производство на цилиндрични блокове от алуминиеви сплави
Увеличаване на скоростта на леене на блокове над оптималната. Мухъл възли. Процесът на изливане на метал в матрица. Изчисляване на броя на компонентите в сплавта. Загуби на метал в резултат на отпадъци и попадане в шлаката. Определяне на рентабилността на производството.
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
Публикувано наhttp://www.allbest.ru/
Производство на цилиндрични блокове от алуминиеви сплави
Цилиндричните слитъци от алуминиева сплав 6ХХХ се получават чрез полунепрекъснато леене на леярска машина PNG 60-7.5. При полунепрекъснатия метод на леене на блокове основните параметри на процеса са: скорост на леене, височина на формата и температура на излятата стопилка.
Увеличаването на скоростта на леене на слитъците над оптималната подобрява качеството на тяхната повърхност чрез намаляване на броя на неотливките и намалява възможността от напукване на повърхността. Въпреки това, прекомерното увеличаване на скоростта на леене води до образуване на вътрешни пукнатини и порьозност в блоковете. Ниските скорости на леене допринасят за образуването на повърхностни пукнатини и лющене.
Повишаването на температурата на леене над оптималната води до увеличаване на склонността към образуване на вътрешни пукнатини, увеличаване на порьозността на блоковете и образуване на сегрегационни отлагания. Подценената температура на леене води до увеличаване на дълбочината на неглината, а също така допринася за обемна кристализация и появата на нехомогенна структура на блоковете. Температурата на стопилката в смесителя по време на леене на цилиндрични блокове се поддържа на 50-100 0 С над температурата на ликвидус.
Височината на матрицата е същатавлияние върху качеството на блоковете, както и температурата на леене. С увеличаване на височината на формата, интензивността на охлаждане намалява, структурата и качеството на повърхността на блоковете се влошават.
Оптималните параметри на леене се определят въз основа на леярските свойства на сплавта.
Основните възли на леярската форма са: матрицата, зародишът и леярската маса.
Кокилът (снимка 1) е основният елемент на леярското оборудване, който определя формата и размерите, както и състоянието на повърхността, склонността към напукване и качеството на блоковете. Изработен е от хомогенизирани сплави D1 AMg2. За формите, годни за употреба, вътрешните повърхности трябва да бъдат полирани. Преди отливането формата се смазва с универсална нискотопима синтетична смазка.
Фигура 1. Скица на форма за леене на цилиндрични блокове Ø 360 mm
Важно за слитъци с минимална кривина и гладка повърхност без провисване, нелеене е монтирането на формата върху масата на леярската машина. Кристализаторите се монтират по отвес и ниво; масата на машината трябва да е строго хоризонтална.
За да започне процесът на кристализация на слитъка, е необходимо да се въведе зародиш във формата (Фигура 2), която се поставя върху масата на леярската машина.
Семена (тави), покриващи матрицата отдолу, са изработени от сплави D1 или AK6. Размерите на зародиша се правят с 2-2,5% по-малки от съответните размери на кристализаторите.
Основното изискване за грундиране е горната повърхност да е шлифована.
Фигура 2. Грунд за отливане на цилиндрични блокове Ø 360 mm
С правилната настройка на семената, заедно с матрицата, се осигурява нормален старт на отливането.
Изчисляване на обема и масата на блока
Нека изчислим количеството метал, необходимо за производството на един слитък от сплав 6ХХХ Ш 360 x 1050 mm, слитъкът има цилиндрична форма (Фигура 3).
Фигура 3. Скица на цилиндричен слитък
Изчислете обема на блока
където Vsl е обемът на слитъка, m 3;
h - дължина на блока, m;
r - радиус на слитък, m;
Vsl \u003d 3,14 * 0,18 2 * 1,05 \u003d 0,1068228 m 3.
Изчислете масата на един блок:
където Мsl е масата на блока, kg;
сAL - плътност на алуминий; cAL \u003d 2700 kg / m 3;
Msl \u003d 0,1068228 • 2700 \u003d 288,422 кг.
Изчисляване на обема и масата на печалбата
Тъй като по време на кристализацията на слитъка протичат процеси на свиване, за да се отстранят извън отливката, е необходимо да се предвиди печалба в горната част, чиято височина е 120 mm (Фигура 4).
Фигура 4. Скица на цилиндричен слитък с печалба: 1 - печалба, 2 - слитък
Изчислете размера на печалбата
където Vpr - размерът на печалбата, m 3;
Nпр - височина на печалбата, m;
Vpr \u003d 3,14 • 0,18 2 • 0,12 \u003d 0,01220832 m 3.
Изчислете размера на печалбата
където Mpr е масата на печалбата, kg;
Mpr \u003d 0,01220832 • 2700 \u003d 32,962 кг.
Изчисляване на обема и масата на долната част на блока
Тъй като зародишът се вкарва във формата преди началото на процеса на изливане на метал, следователно е необходимо да се вземе предвид общото количество метал, което се приписва на долната част на блока. Семенната кухина е показана на фигура 5.
Фигура 5. Скица на семенната кухина
В резултат на това долната част придобива сложна конфигурация, показана на фигура 6.
Фигура 6. Скица на дъното на слитъка
Тъй като долната част на слитъка има сложна конфигурация, ще я разделим на три части, за да улесним изчисленията:
1 - долната част на слитъка във форматацилиндър;
2 - горната част на семето под формата на пресечен конус;
3 - долната част на семето под формата на пресечен конус.
Височината на долната част при цилиндрични блокове е Hd.h = 150 mm, а височината на зародиша Hs = 60 mm.
Изчислете обема на долната част на слитъка (Фигура 3.7):
Фигура 7. Скица на долната част на слитъка
Намерете височината на долната част на блока h1:
където h1 е височината на долната част на слитъка, mm;
h1 = 150 - 60 = 90 mm.
Изчислете обема на долната част на слитъка V1:
където V1 е обемът на долната част на слитъка, m 3;
V1 \u003d 3,14 • 0,18 2 • 0,09 \u003d 0,00915624 m 3.
Изчислете обема на горната част на семето (Фигура 8):
Фигура 8. Скица на горната част на семето
Изчислете обема на горната част на семето V2:
където V2 е обемът на горната част на семето, m 3;
V2=? • 3,14 • 0,01 • (0,1425 2 + 0,1425 • 0,1475 + 0,1475 2 ) =
\u003d 0,01047 • (0,02030625 + 0,02101875 + 0,02175625) \u003d 0,00066046 m 3.
Изчислете обема на долната част на семето (Фигура 9):
Намерете височината на долната част на семето h3:
Фигура 9. Скица на дъното на семето
където h3 е височината на долната част на семето, mm;
h3 = 150 - 90 - 10 = 50 mm.
Да разгледаме правоъгълен триъгълник ABC:
AB /AC = tg b = > AB \u003d AC • tg? b;
AB \u003d 50 * 0,08749 \u003d 4,3745 mm.
където d4 е диаметърът на горната част на семето, mm;
d4 = 170 + 8,749 = 178,749 mm.
Изчислете обема на долната част на семето V3:
където V3 е обемът на долната част на семето, m 3;
V3=? • 3,14 • 0,05 • (0,085 2 + 0,085 • 0,0893745 + 0,0893745 2 ) =
\u003d 0,0523 • (0,007225 + 0,007596833 + 0,007987801) \u003d 0,001192944 m 3.
Изчислете обема на долната част на блока Vd.h:
където Vd.h - обемдолната част на слитъка, m 3;
Vd.h \u003d 0,00915624 + 0,00066046 + 0,001192944 \u003d 0,011009644 m 3.
Изчислете масата на долната част на блока M d.h:
където M d.h - масата на долната част на блока, kg;
M d.h \u003d 0,011009644 • 2700 \u003d 29,726 кг.
Изчисляване на количеството сплав
Изчисляване на оптималния размер на блока
Тъй като леярската машина ви позволява да отлеете слитък с дължина до 6000 mm, а даден слитък има дължина 1050 mm, за да спестим разходи за енергия и да увеличим производството, ние изчисляваме броя на слитъците
h = 1050 mm, които могат да бъдат изработени на базата на възможностите на леярската машина.
където K е броят на блоковете с даден размер на 6000 mm отливка, бр.;
K \u003d 6000 - 120 - 150 / 1050 \u003d 5,46 бр.
Приемаме броя на слитъците, равни на K = 5 броя, тогава слитъкът с оптимален размер приема следната форма (Фигура 10)
Фигура 10. Скица на отливката с оптимален размер: 1 - печалба; 2 - слитъци; 3 - разфасовки; 4 - долна част
При рязане на слитък на равни части h = 1050 mm определено количество метал отива в отпадъци, така че е необходимо да се осигурят отпадъци за рязане. Височината на линията на рязане е hp = 8 mm.
Тогава дължината на слитъка с оптимален размер ще бъде:
където H е дължината на слитъка с оптимален размер, mm;
n - брой разфасовки, парчета;
H \u003d 120 + 1050 • 5 + 150 + 8 • 4 \u003d 5552 mm.
Изчисляване на масата на слитък с оптимален размер:
където Mo е масата на слитък с оптимален размер, kg;
Мр - масата на отпадъците, падащи при рязане, kg.
Нека изчислим масата на отпадъците, които се дължат на рязане на блокове:
където Мр е масата на отпадъците на трион, kg;
Vp - обемът на метала на рязане, m 3.
Изчислете обема на металадължащи се на рязане:
където Vr е обемът на разфасовките, m 3;
ч. общо - обща височина на срезовете, mm;
r - радиус на слитък, mm.
Фигура 10 показва, че броят на срезовете е n = 3, тогава общата височина на среза ще бъде
където hr. общо - обща височина на срезовете, mm;
Тогава обемът на разфасовките ще бъде:
Vp \u003d 3,14 • 0,18 2 • 0,032 \u003d 0,003255552 m 3.
Следователно масата на отпадъчните продукти за рязане на блокове е:
Mp \u003d 0,003255552 • 2700 \u003d 8,79 кг.
Тогава масата на слитъка с оптимален размер ще бъде:
Mo \u003d 32,962 + 29,726 + 8,79 + 288,422 • 5 \u003d 1513,588 кг.
Изчисляване на количеството отпадъци на един блок
Печалбата и дъното на слитъка са неподходящи за по-нататъшна употреба. Поради факта, че в печалбата има свиваща кухина, а долната част има отклонения от зададените размери поради отмествания в началото на процеса на леене, поради което те се приемат като производствени отпадъци, които впоследствие се претопяват. Също така е необходимо да се вземат предвид отпадъците за рязане.
Изчислете количеството отпадъци на слитък с оптимален размер
където Moth е масата на отпадъците на слитък с оптимален размер, kg;
Молец \u003d 32,962 + 29,726 + 8,79 \u003d 71,478 кг.
Нека изчислим количеството отпадъци на слитък с даден размер, като вземем предвид нормалното пълнене на леярската машина:
където M'otkh е масата на отпадъците на 1 слитък, kg;
M'otkh \u003d 71,478 / 5 \u003d 14,2956 кг.
Изчисляване на количеството метал, необходимо за запълване на леярската машина
Комплектът на леярската машина включва оборудване за леене на блокове, в което е монтирана леярска маса (Фигура 11).
Фигура 11. Схема на леярската машина: 1 - леярска маса; 2-хладилна камера; 3 - мухъл; 4 - разпределителен улей
На леярската маса са монтирани 4 охладителни камери. Във всяка охладителна камера са монтирани по 4 кристализатора. Подаването на метал към формите се извършва чрез разпределителен улей.
Тъй като масата за леене ви позволява едновременно да леете 16 блока, ние изчисляваме количеството метал, необходимо за пълно запълване на масата за леене.
където Ml.m - количеството метал, необходимо за пълно запълване на леярската маса, kg;
16 - броят на блоковете на масата за леене, парчета;
Ml.m = 1513.588 • 16 = 24217.408 kg.
Изчисляване на броя на блоковете по годишната програма
Тъй като годишната програма за производство на цилиндрични блокове с размери W 360 x 1050 е 1310 тона, изчисляваме броя на отливките на леярската машина:
където Kzal - броят на отливките на леярската машина за 1 година, пъти;
Pg - годишна производителност, kg;
Kzal = 1310000 / 24217,408 = 54,09 пъти.
Това изчисление показа, че леярската машина не е напълно заредена, в тази връзка вземам броя на изливите Kzal = 54 и тогава броят на блоковете с даден размер ще бъде:
където Kz.r - броят на слитъците с даден размер, парчета;
Код - броят на отливките с оптимална дължина.
Нека изчислим броя на отливките с оптимална дължина, произведени годишно:
където Co.d - броят на отливките с оптимална дължина, парчета;
16 - броят на блоковете на масата за леене, парчета;
Код = 54 • 16 = 864 бр.
Тогава броят на блоковете с даден размер ще бъде:
Kz.r = 864 • 5 = 4320 бр.
Уточняваме годишната програма за производство на цилиндрични блокове с размер Ш 360 х 1050 мм:
където П'г - коригирана годишна програма, kg;
P'g \u003d 54 * 24217.408 \u003d1307740.032 кг.
Нека проверим годишната програма:
където П'г - коригирана годишна програма, kg;
P'g \u003d 4320 • (288,422 + 14,2956) \u003d 1307740,032 кг.
Изчисляване на броя на компонентите в сплавта, необходими за производството на 4320 блока от сплав 6XXX W 360 x 1050 mm.
Таблица 1 показва химичния състав на сплавта 6XXX.
Таблица 1. Химичен състав за сплав 6ХХХ, в %