Требования к конструкции литых деталей

Технологичность отливок обеспечивается выбором таких конструктивных форм и материала литой детали, которые способствуют получению качественных отливок с заданными физико-механическими свойствами, требуемой геометрией и минимально возможной трудоемкостью.

При проектировании литой детали необходимо стремиться к ее возможно низкой массе и упрощению конфигурации, назначать минимально возможные в соответствии с расчетом или другими соображениями размеры. При этом должны быть учтены технологические особенности литья и обеспечена возможность применения простых и дешевых способов получения качественных литых деталей, в том числе и при их последующей механической обработке. Технологические требования к конструкции литых деталей необходимо рассматривать, прежде всего, как основные меры по устранению причин брака в литых деталях.

Ниже рассмотрены основные принципы конструирования литых деталей, изготавливаемых в песчано-глинистых формах.

1. При конструировании литой детали необходимо проанализировать варианты разъема формы, чтобы выполнить следующие требования:

- поверхность разъема должна обеспечивать наименьшую трудоемкость изготовления формы;

- модель должна свободно извлекаться из формы, что можно проверить использованием правила "световых лучей" ("теней"), когда при освещении литой детали параллельными лучами в направлении, перпендикулярном плоскости разъема, не должны образоваться теневые участки (рисунок 2.1);

- количество разъемов формы и стержней должно быть минимальным;

- во избежание образования на ответственных и подвергающихся механической обработке поверхностях отливки литейных дефектов их следует располагать внизу, наклонно или вертикально относительно плоскости разъема формы;

- для обеспечения требуемой точности механической обработки базовые и обрабатываемые поверхности следует располагать в одной полуформе.

Рисунок 2.1 – Правило световых лучей ("теней")

2. Для облегчения извлечения модели из формы поверхности, расположенные перпендикулярно поверхности разъема, имеют литейные уклоны (рисунок 2.2), величина которых зависит от материала и высоты модели, способа изготовления формы. Нормирование уклонов определяется ГОСТ 3212-80.

В зависимости от требований, предъявляемых к поверхности отливки, уклоны выполняются:

- на обрабатываемых поверхностях отливки сверх припуска на механическую обработку за счет увеличения размеров отливки (рисунок 2.2, а);

- на необрабатываемых поверхностях отливки, не сопрягаемых по контуру с другими деталями – за счет увеличения и уменьшения размеров отливки (рисунок 2.2, б);

- на необрабатываемых поверхностях отливки, сопрягаемых по контуру с другими деталями – за счет уменьшения (рисунок 2.2, в) или увеличения (рисунок 2.2, г) размеров отливки в зависимости от поверхности сопряжения.

3. Внешние контуры литой детали должны быть плавными, что снижает концентрацию остаточных напряжений в местах сопряжения прямоугольных участков, уменьшает торможение металла при охлаждении формы. Коробчатые формы конструкции (рисунок 2.3, а) следует заменять ребристыми, если при этом не снижается жесткость конструкции (рисунок 2.3, б).

Рисунок 2.3 – Улучшение технологичности конструкции литой детали

4. Необходимо стремиться к уменьшению габаритных размеров литой детали, особенно ее высоты, к устранению чрезмерно выступающих частей, тонкостенных ребер большой протяженности, глубоких впадин и поднутрений. Горизонтальные поверхности большой протяженности (рисунок 2.4, а) нужно заменять наклонными (рисунок 2.4, б).

Рисунок 2.4 – Улучшение конструкции литой детали

5. Для отливок из чугуна и стали, получаемых в песчано-глинистых формах, установлены оптимальные значения толщины стенок, ребер и других конструктивных элементов в зависимости от литейных свойств сплавов, средней массы отливки и характера производства (таблица 2.7).

Таблица 2.7 – Наименьшие толщины стенок отливок, получаемых в песчано-глинистых формах

6. Необходимо стремиться к одинаковой толщине стенок по всему сечению, избегая локального скопления металла, так называемых термических узлов, где из-за задержки затвердевания могут образовываться усадочные рыхлости и раковины. Правильность конструкции проверяют пользуясь правилом вписанных окружностей, суть которого заключается в том, что окружность вписанная в любое сечение отливки, должна беспрепятственно "выкатываться" в направлении прибыли (рисунок 2.5). В зависимости от конфигурации детали соотношение диаметров двух рядом расположенных окружностей рекомендуется брать в пределах от 1,0 до 1,1 или от 1,0 до 1,5.

Толщину краев стенок крупногабаритных литых деталей рекомендуется увеличивать для выравнивания температуры по сечению при охлаждении и уменьшения остаточных напряжений.

7. Очень важно при конструировании литой детали выполнить правильное сопряжение стенок отливки. Практикой литейного производства установлены следующие типы сопряжений стенок: угловое, тавровое, V-, вилко-, К-, Х-, крестообразное. РТМ 12-60 "Элементы конструкции литых деталей» регламентирует соотношение переходов сечений в них. На рисунке 2.6 представлены типы соединений, приводящие к образованию литейного брака.

На качество литой детали большое влияние оказывает правильный выбор радиусов закруглений (галтелей) в местах перехода от одних сечений к другим. Величина радиусов закруглений зависит от материала отливки, толщины ее стенок и характера сопряжения (рисунок 2.7). Слишком малый радиус закругления приводит к образованию трещин, чрезмерно большой – к образованию усадочной рыхлости.

8. Наличие ребер жесткости в конструкции литой детали позволяет уменьшить сечение отдельных элементов деталей, снизить внутренние напряжения в местах сопряжения стенок различной толщины, а также способствует предотвращению коробления или брака по трещинам. Толщина наружных ребер жесткости не должна превышать 80% толщины сопрягаемой стенки, а внутренних из-за меньшей скорости остывания – 60…70%. При большей толщине ребер возможно появление усадочный рыхлости или трещин в местах скопления металла на стыке ребра жесткости и перехода от одной стенки к другой (рисунок 2.8).

9. Отверстия, предусмотренные в чертеже литой детали, не во всех случаях возможно и целесообразно выполнять при литье. При литье в песчано-глинистые формы наименьшие размеры отверстий для чугунных отливок составляют:

- 10 мм при толщине стенок 8…10 мм;

- 15 мм при толщине стенок 20…30 мм;

- 18 мм при толщине стенок 40…50 мм.

Для стальных отливок наименьшие размеры отверстий при литье в песчано-глинистые смеси составляют:

- 25 мм при толщине стенок до 40 мм;

- 30 мм при толщине 40…60 мм;

- 35…40 мм при большей толщине стенок.

Специальные способы литья позволяют получать отверстия с меньшими размерами, например, при литье по выплавляемым моделям – до 5 мм при толщине стенок 5…10 мм.

10. При конструировании отливки следует предусматривать минимальное количество бобышек, приливов и буртов, так как они являются причиной появления усадочных раковин и рыхлости (рисунок 2.9). Высота бобышек, платиков, пальцев и других приливов не должна превышать толщины стенки, на которой они находятся, а сопряжение с ней быть плавным.

Чем ниже литейные свойства сплавов, тем более жесткие требования предъявляются к конструкции литых деталей, особенно к наличию "термических" узлов, толщине стенок, радиусам и галтелям, приданию ей формы, обеспечивающей свободную усадку.

Лекция 5

Поиск по сайту: