Производство заготовок. Литье. Серия учебных пособий. Книга 3. Проектирование и производство отливок (литых заготовок)

Продолжение таблицы 1

1	2	3		4
облицованный	Сталь аустенитного		и	Лопатки рабочих колес
кокиль	ферритного классов			гидротурбин, коленчатые валы,
	0.25			буксы, крышки букс и другие
				крупные толстостенные отливки
Литье под	Алюминиевые,			Отливки сложной конфигурации
давлением:	цинковые и оловянные			(тройники, колена, кольца
на любых машинах	сплавы, сталь			электродвигателей, детали
				приборов, блок двигателя)
с применением	0,05	Медные		Плотные отливки простой формы
вакуума		сплавы
Центробежное	0,05	Чугун,		Отливки типа тел вращения (вен-
литье на машинах с		сталь,		цы, шестерни, бандажи, колеса,
осью вращения:		бронза и		фланцы, шкивы, маховики), двух-
вертикальной		др.		слойные заготовки (чугун – брон-
				за, сталь - чугун) при l / d < 1
горизонтальной	0.60			Трубы, гильзы, втулки, оси при
				отношении l / d > 1
наклонной (угол	1.0			Трубы, валы, слитки
наклона 3-6°)
вертикальной,	0.01			Фасонные отливки, не являю-
несовпадающей с				щиеся телами вращения (рычаги,
осью отливки				вилки, тормозные колодки)
Штамповка жидких	До 0,30	Цветные		Слитки, фасонные отливки с
сплавов		сплавы		глубокими полостями (турбинные
				лопатки, детали арматуры
				высокого давления)
с кристаллизацией	0,01	Чугун и		Массивные и толстостенные
под поршневым		цветные		отливки без газовых раковин и
давлением		сплавы		пористости; можно получать
				уплотненные заготовки из
				нелитейных материалов (чистый
				алюминий)
Литье выжиманием	Панели	Магние		Крупногабаритные отливки, в том
	размером	вые и		числе ребристые
	до 1000 х	алюми
	х2500 мм с	ниевые
	толщиной	сплавы
	2.5-5 мм

Продолжение таблицы 1

1	2	3			4
Вакуумное	0,01	Сплавы на	Небольшие отливки типа тел
всасывание		медной	вращения (втулки, гильзы)
		основе
Последовательно	0.012	Цветные	Отливки с толщиной стенки до 3
направленная		сплавы	мм при протяженности до 3000
кристаллизация			мм
Литье под низким	0.030	Чугун,	Тонкостенные		отливки		с
давлением		алюмини-	толщиной стенки 2 мм при высоте
		евые	500—600 мм (головки блока
		сплавы	цилиндров, поршни, гильзы)
Непрерывное литье	Трубы	Сталь,	Листы,	заготовки		круглого
	диаметром	чугун,	сечения (слитки, трубы, валы)
	300-1000	цветные
	мм	металлы и
		сплавы

Ответственные и особо ответственные отливки испытывают на прочность. При литье в песчаные формы по деревянным моделям и при формовании стержней в деревянных ящиках можно получить точность не выше 3-го класса. Точность повышают, применяя металлические модели и стержневые ящики, механизацию формовки, формовку в стержневых формах, в постоянных формах, а также тщательно соблюдая технологический процесс литья.

Наименьшие отклонения размеров отливки дает формовка в одной опоке. При формовке в двух или нескольких опоках возникают отклонения в результате смещения одной опоки относительно другой.

Отливки 1 класса точности обеспечиваются формовкой по металлическим моделям с механизированным выемом моделей из форм и с заливкой металла в сырые и подсушенные формы. Этот способ применяют в условиях массового производства и для изготовления наиболее сложных по конфигурации тонкостенных отливок.

Отливки 2 класса точности обеспечиваются формовкой с

механизированным выемом деревянной модели, закрепляемой на легкосъемных металлических плитах, из форм и с заливкой в сырые и подсушенные формы. Этот способ применяют для получения отливок в серийном производстве.

Отливки 3 класса точности обеспечиваются ручной формовкой в песчаные формы, а также машинной формовкой по координатным плитам с незакрепленными моделями. Этот способ является оптимальным для изготовления отливок любой сложности, любых размеров и массы из разных литейных сплавов в единичном и мелкосерийном производстве.

Допустимые отклонения размеров чугунных и стальных отливок приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Допустимые отклонения размеров чугунных и стальных отливок

В миллиметрах

					Номинальный размер
Наибольший		50До	120до.50Св	260до.120Св	500до.260Св	800до.500Св	1250до.800Св	2000до.1250Св	3150до.2000Св	5000до.3150Св	6300до.5000Св	10000до.6300Св
габаритный
размер отливки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
				I класс точности
До 120		0.2	0.3	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Св. 120 до 260		0,3	0,4	0,6	-	-	-	-	-	-	-	-
»	260 » 500	0,4	0,6	0,8	1,0	-	-	-	-	-	-	-
»	500 » 1250	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	-	-	-	-	-
»	1250 » 3150	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	2.0	2,5	3,0	-	-	-
» 3150 » 5000		1.0	1,2	1,5	1,8	2,0	2,5	3.0	4,0	5,0	-	-
				II	класс точности
До 260		0,5	0,8	1.0	-	-	-	-	-	-	-	-
Св. 260 до 500		0,8	1.0	1,2	1,5	-	-	-	-	-	-	-

» 500	» 1250		1.0	1,2	1,5	2,0	2,5	3.0	-	-	-	-	-
» 1250	» 3150		1,2	1,5	2,0	2,5	3.0	4,0	5,0	6,0	-	-	-
					III	класс	точности
До 500			1.0	1,5	2,0	2,5	-	-	-	-	-	-	-
Св. 500 до 1250			1,2	1,8	2,2	3.0	4,0	5,0	-	-	-	-	-
» 1250	»	3150	1,5	2,0	2,5	3.5	5,0	6,0	7,0	9,0	-	-	-
» 3150	»	6300	1.8	2,2	3,0	4,0	5.5	6,5	8.0	10	12	15	-

Верхняя опока (рисунок 2) может сместиться относительно нижней на величину зазора а в центрирующих штырях с соответствующим смещением всех вертикальных поверхностей, формуемых в верхней опоке, в результате чего номинальная толщина стенок может сильно измениться.

Отклонения горизонтальных поверхностей происходят в результате неточной установки стержней в вертикальном направлении, попадания сора на поверхности стыка опок и стержней и т. д.

Как правило, поверхности, формуемые в нижней опоке, точнее поверхностей, формуемых в верхней опоке; поверхности, формуемые моделью, точнее поверхностей, формуемых внутренними стержнями.

Другие причины неточностей: отклонения размеров модельного комплекта от номинала; изменение размеров стержней при сушке; рассыханне моделей при хранении; изменение размеров формы в результате расталкивания моделей при выемке; колебания усадки из-за различной податливости стержней; коробление отливки под действием усадочных напряжений.

Рисунок 2 – Причины возникновения неточностей

при получении отливки в двух опоках

Поверхности, формуемые стержнями, могут сместиться относительно поверхностей, формуемых моделью, из-за неточной установки стержня в форме (смещение b на рисунке 2). Наибольшей величины достигают смещения в верхней полуформе, где суммируются смещения полуформы и стержня.

Внеблагоприятном случае (смещения стержня и полуформы направлены

впротивоположные стороны) колебания толщины вертикальных стенок в верхней полуформе, равные ± (а + b), превышают отклонения в нижней полуформе ± b примерно в 2 раза.

Припуски назначают в зависимости от наибольшего габаритного размера

Аотливки для различных расстояний L поверхности от базы.

Втаблице 3 приведен тип производства в зависимости от годового выпуска отливок

Таблица 3 - Годовой выпуск отливок от типа производства, шт.

	Масса отливки,			Производство
		Еди-	Мелко-	Средне-	Крупно-	Массовое
	кг
		ничное	серийное	серийное	серийное

Колебания размеров отливки имеют особое значение на участках сопряжения черных стенок с поверхностями, подвергающимися механической обработке. Точность механической обработки во много раз выше точности литейных размеров.

Возможности повышения производительности процессов литья, точности размеров и качества отливок расширяются при их изготовлении в автоматизированных комплексах, в которых используются новые механизмы для уплотнения смеси, применяются электронные схемы управления технологическими процессами и счетно-решающие устройства для выбора оптимальных режимов.

1

2

3

4

т – верхних; о – боковых; п - нижних

1 - верхняя опока; 2 - отливка; 3 – стержень; 4 – нижняя опока

Рисунок 3 - К определению величины припусков

на размеры отливки для различных поверхностей

Припуски для верхних поверхностей типа т имеют максимальные значения, поскольку точность таких поверхностей меньше, главным образом из-за скоплений в верхних припусках неметаллических включений, шлаков и других примесей, подлежащих удалению при механической обработке. Значения припусков для нижних п и боковых о поверхностей на 20—30 % меньше припусков для верхних поверхностей. Припуски для стальных отливок назначают на 25 и до 40 % больше чем для чугунных.

Прогрессивно применение покрытия литейной формы для поверхностного легирования отливок. Так карбидообразующие легирующие элементы (теллур, углерод, марганец) повышают износостойкость формы и устраняют рыхлость отливок; графитизирующие легирующие элементы (кремний, титан, алюминий) устраняют отбел, уменьшают остаточные напряжения и улучшают обрабатываемость отливок. Применение жидкоподвижных смесей при литье в песчаные формы повышает производительность труда, снижает трудоемкость изготовления формы и стержней от 3 до 5 раз, исключает ручной труд и позволяет полностью механизировать и автоматизировать производство изготовления форм и стержней независимо от их размеров, конфигурации и номенклатуры.

Точность размеров отливки характеризуют допусками на размеры, зависят которые от ее номинальных значений. Для оценки точности можно пользоваться квалитетами по ГОСТ 25347-82 (таблица 4).

Таблица 4 - Ориентировочные данные о требуемой точности размеров отливок

Определяемые неподвижными сопрягаемыми	Средняя	12-14
поверхностями типа отверстие — вал
(например, крышки). Определяемые
Габаритные: толщины стенок, ребер,
фланцев (если к ним не предъявляются	Низкая	Более 15
особые, требования)

Применение роботов для нанесения покрытий, обсыпки блоков и в заливочных комплексах с телеуправлением обеспечивает защиту оператора от

воздействия пыли, дыма, тепла и брызг металла.

При производстве крупных отливок применение регулируемого охлаждения формы позволяет сократить продолжительность охлаждения в литейной форме отливок массой до 200 т в 2 раза по сравнению с естественным охлаждением.

Таблица 5 - Допуски размеров и шероховатость поверхности отливок

			Сплавы отливок
	Литье	легкие	тяжелые	ковкий,
		цветные	цветные и серый	высокопрочный
			чугун	чугун, сталь
		2	3	4
	Под давлением	IT11-IT1З; до	IT12-IT14; до Rа	—
		Rа = 0,63	= 1,25 мкм и
		мкм	грубее
	В керамические формы	IT12-IT14; до	IT13-IT15;	IT14-IT15;
	и по выплавляемым	Rа =	до Rz = 20 мкм	Rz=20 мкм
	моделям	2,5 мкм		грубее

В кокиль и под низким
давлением без стержней и		IT13-IT17; до	IT14-IT17;	IT15-IT18;
с песчаными стержнями; в		Rг == 20 мкм	до Rг = 40 мкм	до Rг = 80 мкм
песчаные	формы,
отверждаемые в контакте
с оснасткой
В песчаные	формы,			IT16-IT20;
отверждаемые	вне	IT14-IT18; до	IT15-IT19;
контакта с	оснасткой;	Rг == 40 мкм	до Rz = 80 мкм	Rг == 80 мкм и
центробежное; в сырые и				грубее
сухие песчано-глинистые
формы

Квалитеты точности для размеров отливок из черных сплавов (числитель) и из цветных сплавов (знаменатель) выбирают по таблице 6.

Таблица 6 - Рекомендуемые квалитеты для размеров отливок из сплавов черных и цветных металлов

	Наиболь. габаритн размер,мм		Производство
Литье
		Автома тезиров анное		механи зирова нное	ручное
1	2
Под давлением	До 315	- / IT11		- / IT12	-
	Св. 315	- / IT12		- / IT13	-
В керамические	До 315	IT13 / IT12		IT14 / IT13	--
	Св. 315	IT14 / IT13		IT15 / IT14	--
формы и по
В кокиль и под	До 315	IT14 / IT13		IT15 / IT14	IT16 / IT15
низким давлением	Св. 315	IT15 / IT14		IT16 / IT15	IT17 / IT16
В сырые и сухие	До 630	IT15 / IT14		IT16 / IT15	IT17 / IT16
песчано-глинистые	Св. 630
формы	до 2500	IT16 / IT16		IT17 / IT16	IT18 / IT17
	Св 2500	IT17 / IT16		IT18 / IT17	IT19 / IT18

1.2.2 Основные правила для проектирования отливок

Конструкция отливки считается технологичной, если она отвечает требованиям литейного производства и техническим условиям изготовления.

К требованиям литейного производства относят: возможность изготовления отливки высокого качества доступными методами и приемами литейной технологии сучетомимеющегося оборудования.

Основныеправила проектирования отливки следующие:

1)части ответственного назначения располагать внижней части формы;

2)по возможности располагать отливку водной (нижней) полуформе;

3)использовать минимально допустимое число стержней (по возможности не применятьих);

4)повозможностинекрепитьстержнивверхнейполуформе;

5)обеспечить хорошуювентиляцию стержней;

6)не допускать наличия жеребеек (приспособления для крепления стержней) вответственной части отливки;