V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

1. Обоснование выбора материала для изготовления детали «Кронштейн»

Кронштейн используется как крепежная деталь. Он обладает небольшими размерами 54 Х 89 мм, поэтому служит для крепления на вертикальной плоскости выступающих или выдвинутых в горизонтальном направлении небольших объектов. Кронштейн должен быть достаточно прочным, обладать хорошими антифрикционными свойствами. Для изготовления кронштейна был выбран полиамид марки ПА 610, так как он способен выдерживать воздействие высоких нагрузок при минимальном износе и не подвержен коррозии. ПА 610 литьевой обладает низким коэффициентом влагопоглощения (0,5%) по сравнению с другими марками полиамидов, например полиамидом ПА 6 (2,5-3,5%). Данный материал способен выдерживать температуры от минус 60 до плюс 70 градусов Цельсия. [1]. Полиамид 610 был выбран ненаполненный, потому что деталь «Кронштейн» тонкостенная, имеет участки шириной 0,5 мм, а если материал наполненный, возможны такие дефекты как недолив или стыковые швы даже при достаточно высоком давлении литья.

Для того, чтобы оценить технологичность изготовления данной детали из ПА 610 методом литья под давлением, выбрали программный пакет Autodesk Moldflow 2012 SP1. В Moldflow Advisor выбрали материал PA 610 ненаполненный производства компании SABIC Innovative Plastics US/ LLC.

2.Оценка технологичности впрыска

Нижняя поверхность изделия «Кронштейн» имеет форму эллипса с 4 вырезанными сегментами круга. Сначала впрыск делаем в центр нижней части изделия. Температура пресс-формы - 80ºС, температура расплава - 280ºС, если недолив - повышаем температуру или давление или меняем положение места впрыска. Для того чтобы определить наилучшее место впрыска, будем проводить анализ Fill+Warp. (проливаемость+коробление). Стадии подбора места впрыска и параметров процесса литья (температура, давление) отразим в таблице 1.

Таблица 1

Подбор места впрыска и параметров процесса литья

Описание	Рисунок	Вывод
Температура формы - 80ºС, температура расплава - 290ºС, давление литья - 200 МПа, место впрыска - по центру боковой части изделия		Недолив стал еще больше. Попробуем выбрать место впрыска по центру правой боковой части изделия. Снизим температуру расплава на 10ºС. Коробление не обнаружено ни в одной области детали.
Температура формы - 80ºС, температура расплава - 280ºС, давление литья - 200 МПа, место впрыска - по центру другой боковой части изделия		Данное место впрыска намного лучше подходит для отливки детали, чем предыдущее, но имеет место маленький недолив в области тонкого элемента детали. Сместим место впрыска поближе к проблемному участку. Снизим давление литья. Коробление не обнаружено ни в одной области детали.
Температура формы - 80ºС, температура расплава - 280ºС, давление литья - 190 МПа, место впрыска - сдвинуто поближе к участку где наблюдался недолив и смещено вверх		Наблюдается небольшой недолив на другом тонком участке детали. Сместим место впрыска немного вверх от предыдущего положения и к центру боковой части. Увеличим температуру расплава до 290 ºС, а давление литья до 195 МПа. Коробление не обнаружено ни в одной области детали.

Окончание табл. 1

Описание	Рисунок	Вывод
Температура формы - 80ºС, температура расплава - 290ºС, давление литья - 195 МПа, место впрыска немного смещено вверх и сдвинуто к центру правой боковой части изделия		Не наблюдается недоливов. Деталь полностью проливается. Это говорит о том, что данный вариант расположения места впрыска, подбора температуры расплава и давления литья самый подходящий для отливки детали. Коробление не обнаружено ни в одной области.

Общий вывод из таблицы 1: Место впрыска в центре нижней части изделия или в центре левой боковой части не подходит, так как наблюдается недолив в двух местах. Данный дефект с увеличением температуры расплава и давления литья еще более усиливается. Но при выборе места впрыска с противоположной (правой) боковой части изделия уровень дефекта становится существенно меньше. Если повысить температуру расплава и давление литья, а также сместить вверх место впрыска, то недолив. Коробление во всех рассмотренных случаях не превышает стандартное отклонение. Поэтому для отливки детали «Кронштейн» выбираем место впрыска, направленное немного вверх от центра правой боковой части изделия. Режим параметров процесса литья под давлением возьмем следующий: температура формы - 80 ºС, температуру расплава - 290 ºС, давление литья - 195 МПа.

3.Расчет литниковой системы

Холодноканальная форма, в которой отливается деталь «Кронштейн» - двухгнездная, поэтому литниковая система будет состоять из одного центрального литникового канала, двух разводящих каналов и двух впускных литников. Рассчитаем параметры литниковых каналов.

Диаметр центрального литникового канала на входе d1 в литниковую втулку определим по номограмме. Так как масса впрыска 13,48 г, то диаметр центрального канала на входе в втулку будет равна d1=3,5 мм. Определим диаметр d2 центрального литникового канала при переходе его в систему из двух разводящих каналов и его максимальную длину по данным таблицы 1 из методички [2]. Угол конуса примем равным α=3º. Исходя из данных таблицы и того, что d1=3,5 мм находим, что d2=7,4 мм, максимально допустимая длина L=70 мм. Сечение канала будет иметь форму круга.

Разводящие каналы соединяют оформляющие полости с центральным литником. Длина каналов определяется расположением в форме. Разводящие литники будут направлены в противоположные стороны. Их длину примем равной 30 мм. Форма сечения каналов в случае отливки детали «Кронштейн» в двухгнездной форме - круг. Диаметр канала круглого сечения (эквивалентный диаметр dэ определим по номограмме из методички. Диаметр разводящего канала перед впускным каналом - dэ=5,1 мм. Площадь сечения - 20,43 мм2. Сечение предыдущего канала - 40,72 см2. Так как разводящих каналов два, то размеры каналов определим по эмпирической формуле 3.1 [2]:

Sр.к.<Sр.к.пр./nр.к. (3.1)

где Sр.к. - сечение рассчитываемого разводящего канала;

Sр.к.пр. - сечение предыдущего канала

nр.к - количество разводящих каналов

20,43 мм2<43,01 мм2/2

20,43 мм2<21,5 мм2

Сечение разводящих каналов - 21,5 мм2. Отсюда диаметр разводящих каналов перед центральным - 5,24 мм.

Определим параметры впускного канала по таблице 2: диаметр канала в месте впрыска db=2,8 мм, длина канала l=1,4 мм.

4. Анализ технологичности впрыска с литниковой системой

Литниковая система будет состоять из одного центрального канала и двух разводящих с двумя впускными каналами, через которые будет впрыскиваться материал в оба гнезда формы (рис.1). Построим в Moldflow литниковую систему, использую параметры литников, вычисленные в предыдущем пункте. Размеры центрального канала, как предлагает программа Moldflow Advisor, примем равными: длина - 25 мм, диаметр на переходе в разводящие каналы - 7,2 мм, начальный диаметр - 3,5 мм.

Рис. 1. Общий вид двухгнездной формы с литниковой системой

Далее проведем анализ Fill+Warp с литниковой системой.Этапы подбора параметров литья приведем в таблице 2.

Табл. 2

Анализ технологичности впрыска с литниковой системой

Описание	Рисунок	Выводы
Двухгнездная форма с литниковой системой. Температура формы - 80ºС, температура расплава - 290ºС, давление литья - 195 МПа. Параметры литников расчетные кроме длины центрального литника L=25 мм		Проливаемость деталей полная, качество отливки высокое - 99,9%, Коробления не наблюдается. Проведем анализ, слегка изменив режим и параметры каналов. Можно использовать для отливки
Двухгнездная форма с литниковой системой. Температура формы - 80ºС, температура расплава - 290ºС, давление литья - 200 МПа. Параметры литников расчетные кроме длины центрального литника L=25 мм и нго диаметра при переходе в разводящие литники (d2=6,4 мм)		Проведя анализ второго варианта литниковой системы с немного измененном режимом литья, пришли к выводу, что проливаемость деталей полная, качество отливки высокое - 99,9%, Коробления не наблюдается. Можно использовать для отливки.

Вывод: Рассмотрев два варианта литниковой системы, выбираем первый вариант с длиной центрального литника L=25 мм (остальные параметры литников - расчетные). Режим литья в это случае: температура формы - 80ºС, температура расплава - 290ºС, давление литья - 195 МПа. Это связано с тем, что достаточно давления 190 МПа для качественной отливки детали, а параметры каналов в первом случае наиболее близки к расчетным.

Список литературы

1. ГОСТ 10589-87. Полиамид 601 литьевой. Технические условия
2. Панов Ю. Т., Уткин А. В. Проектирование литьевых и прессовых форм. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Расчет и конструирование изделий и форм»/Владимирский государственный университет. Владимир, 1998. 28 с.

Код для цитирования: Скопировать