3.2.3. Технические условия на изготовление отливок

Отливки следует конструировать так, чтобы они были технологичны в производстве, обеспечивали наименьшие затраты труда и материала при изготовлении, позволяли механизировать производственный процесс.

Поверхности отливок должны по возможности приближаться к плоскости или поверхности тела вращения. Конфигурация отливок должна быть простой, что обеспечит легкое наполнение опоки формовочной смесью и беспрепятственное извлечение модели из формы. Количество криволинейных очертаний в отливке желательно свести к минимуму.

Предпочтительно, чтобы отливка имела одни и те же базовые поверхности для изготовления моделей, для литья и для механической обработки.

Размеры отливки назначаются с учетом припусков на механическую обработку. Припуски и допускаемые отклонения размеров и массы регламентированы ГОСТ 26645-85 для отливок из черных и цветных металлов. В стандарте сказано, что точность отливки характеризуется:

1) классом размерной точности отливки;

2) степенью коробления;

3) степенью точности поверхностей;

4) классом точности массы.

На чертеже обязательно указывают классы размерной точности и точности массы, т.е. первый и четвертый показатели. Использование второго и третьего показателей – при необходимости.

Класс размерной точности устанавливается в зависимости от назначения детали, материала и способа литья. Существуют классы точности от 3 до 14. Чем меньше цифровое значение, тем меньше погрешность изготовления и, следовательно, выше точность.

Меньшие значения класса точности относятся к простым отливкам и обеспечиваются машинной формовкой по металлическим моделям с механизированным выемом моделей из форм. Это наиболее точный, но и наиболее дорогой способ формовки, применяемый в массовом производстве.

Средние значения относятся к отливкам средней сложности и обеспечиваются при машинной формовке по деревянным моделям. Такие случаи наиболее распространены в серийном производстве.

Наибольшие значения класса точности справедливы для сложных отливок, получаемых ручной формовкой в единичном и мелкосерийном производстве.

Степень коробления может принимать значения от 1 до 11 в зависимости от вида литейной формы и условий проведения термической обработки отливки. При использовании многократных форм степень коробления составляет от 1 до 8 для отливок без термообработки и от 2 до 9 для термически обработанных и прошедших правку отливок. При литье в разовые формы степени коробления будут достигать от 3 до 10 и от 4 до 11.

Степень точности поверхностей отливок может принимать значения от 2 до 22 в зависимости от технологии литья, наибольших габаритных размеров и материала отливки. Чем меньше цифровое значение, тем меньше погрешность изготовления и, следовательно, выше точность.

Класс точности массы устанавливается в зависимости от технологии литья, массы отливки и ее материала. Существуют классы от 4 до 16, в пределах которых допускаемые отклонения по массе составляют от 3 до 8 %. Чем меньше цифровое значение класса, тем меньше погрешность изготовления и, следовательно, выше точность.

При проектировании отливок высокой точности конструктор может регламентировать максимальное смещение линии разъема отливки, которое возникает в результате небрежной сборки формы, износа центрирующих стержней, неправильной установки стержня в форму и других причин.

Нормы точности отливки указываются в технических требованиях чертежа отливки. Пример условного обозначения точности отливки 9-го класса размерной точности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точности массы с допуском смещения 0,8 мм:

Точность отливки 9-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85

Ненормируемые показатели точности отливок заменяют нулями, а обозначение смещения опускают. Например:

Точность отливки 8-0-0-9т ГОСТ 26645-85

Помимо точности отливка должна соответствовать техническим условиям (ТУ) на изготовление, которые излагаются в ГОСТ 26358-84. Данный стандарт устанавливает следующие требования:

1. Все поверхности будущей отливки, располагающиеся при формовке перпендикулярно плоскости разъема модели, должны иметь уклоны для свободной выемки модели из формы и стержня из ящика. Формовочные или, как их еще называют, литейные уклоны в зависимости от конфигурации отливки назначаются по ГОСТ 3212-92 и обычно не превышают 2^о-3^о.

2. Отливки должны быть очищены от формовочной смеси и пригара. Заливы, наросты, прибыли и литники должны быть удалены. Места удаления должны быть зачищены. Эти требования могут быть сформулированы, например, так: «Допускается остаток питателя не более 2 мм» или «Допускается облой по разъему формы не более 1,5 мм».

3. В местах сопряжения стенок отливки необходимо избегать острых углов, в которых при остывании металла возникают напряжения и микротрещины. Скругления углов (галтели) должны быть выбраны так, чтобы они обеспечивали плавный переход поверхностей. Радиусы галтелей рассчитывает конструктор, исходя из толщины сопрягаемых стенок. Размеры галтелей второстепенных элементов отливки назначают, например: «Неуказанные радиусы закруглений в литье 3-4 мм».

4. На чертеже отливки следует указать измерительные базы и базы первоначальной обработки поверхностей, а в технических условиях – указать знак для обозначения баз.

5. Отливки не должны иметь дефектов, ухудшающих их внешний вид. Допускаются незначительные дефекты в пределах припуска на механическую обработку. Например, «На обрабатываемых поверхностях отливки допускаются: раковины диаметром 2 мм, глубиной до 1,5 мм на расстоянии не менее 20 мм друг от друга, не выходящие на край поверхности; мелкая газовая сыпь общей площадью до 50 мм², не нарушающая герметичность детали. На необрабатываемых поверхностях отливки допускаются местный пригар и наплыв металла, а также другие литейные дефекты, не влияющие на работу узла».

6. Для снятия литейных напряжений, улучшения структуры материала и обрабатываемости резанием отливки подвергаются термической обработке: отжигу, отпуску, нормализации, старению или закалке. Требуемый вид обработки уточняется в технических условиях (ТУ) с указанием достигаемой твердости материала, например: «Нормализовать 121…187 НВ», «Отливку подвергнуть искусственному старению 200…241 НВ» или «Закалка и полное старение 85…115 НВ».

7. Для организации и контроля материальных потоков, а также борьбы с контрафактной продукцией отливки маркируют, о необходимости этой операции говорится в ТУ: «Маркировать АК32С шрифтом 6 выпуклым по инструкции».

8. Одна из наиболее распространенных операций по термообработке отливок – естественное старение, которое проводится в течение длительного времени на открытом воздухе. Чтобы отливки меньше подвергались коррозии, их покрывают краской. Об этом делается запись в ТУ: «Покрытие отливки: грунтовка серая ВМЛ – 0160 У1, 6У2 130 °С» или «Покрытие отливки: грунтовка коричневая У 6/1130^оС ХЛ1».

Качество любых заготовок, в том числе и отливок, в значительной степени определяет и уровень готовой продукции. Поэтому одна из главных задач заготовительного производства – повышение качества заготовок и организация его тщательного контроля.

Основные дефекты отливок бывают наружные и внутренние. Наружные дефекты:

- песчаные и шлаковые раковины представляют собой пустоты в теле отливки, которые возникают из-за низкой прочности форм и стержней, слабого уплотнения формы;

- перекос отливки, который получается из-за смещения частей отливки относительно друг друга;

- пригар, т.е. приставание частиц материала литейной формы к материалу отливки. Возникает из-за высокой температуры заливки и слабого уплотнения литейной формы;

- недолив металла в некоторые части отливки может вызываться низкой температурой заливки и недостаточной жидкотекучестью материала, малыми размерами элементов литниковой системы, неудачной конструкцией отливки (например, слишком тонкими стенками).

Внутренние дефекты:

- усадочные раковины возникают в результате нехватки металла при заливке массивных частей отливки и неправильной установке прибылей;

- газовые раковины возникают по причине повышенного содержания газов в расплаве вследствие большой влажности или плохой газопроницаемости формовочной смеси и стержней, низкой температуры заливки;

- трещины горячие и холодные, возникающие при заливке формы чрезмерно перегретым металлом; из-за неправильной конструкции отливки; из-за недостаточной податливости форм и стержней.

Для выявления перечисленных дефектов используют технический контроль, который заключается во внешнем осмотре отливки, проверке ее размеров, определении физико-химических свойств, обнаружении таких скрытых дефектов, как трещины, раковины и т.д.

Наружные дефекты отливок определяются внешним осмотром после извлечения отливок из формы и их очистки. Внутренние дефекты выявляются ультразвуковым или рентгеноскопическим методом.

Использование рентгеноскопического метода подразумевает воздействие на отливки рентгеновским излучением. При ультразвуковом контроле звуковая волна проходит через стенку отливки, встречается с дефектом (трещиной или раковиной) и частично отражается. По интенсивности отражения судят о наличии, размерах и глубине залегания дефектов.

Некоторые дефекты удается исправить с помощью:

- заделки незначительных дефектов замазками и мастиками. Это декоративное исправление мелких поверхностных раковин;

- газовой или электрической заварки трещин, раковин, сквозных отверстий.