технология литейного производства

Здесь при (а/b)<1,25; с = 0; при (а/b) = 1,25-2,0; с = а - b; при (а/b)>2;

с » 3´ а - b .

Рис. 117. Примеры сопряжения трех стенок

Значение h для вариантов 1, 2 и 3 выбирают: для чугуна и цветных сплавов h ≈ 4c ; для стали h ≈ 5c .

Радиус закругления
æ 1	-	1	ö	´	a + b	.
r = ç		3	÷		2
è 6			ø

Для варианта 3а = b + с; R = r + b + с.

Радиусы закруглений наружных углов отливок ≤ 3 мм.

При наличии у заданной детали более сложных сопряжении их техно- логичность оценивают, используя специальные рекомендации по конструи- рованию литых деталей.

Места скопления металла. У литых деталей, несмотря на стремление конструктора обеспечить равномерную толщину стенок, всегда имеются мес- та скопления металла – металлотермические узлы.

Эти узлы образуются в местах пересечений и сопряжении стенок; мес- тах расположения выступов, приливов и бобышек, а также за счет утолщения при назначении припусков на механическую обработку. Такие горячие узлы медленнее затвердевают, и в них вследствие недостаточного питания жидким металлом в процессе затвердевания образуются усадочные раковины и рых- лоты. Особенно нежелательно наличие термических узлов у отливок из спла- вов с повышенной усадкой.

В связи с тем, что обеспечить равномерное затвердевание отливки бы- вает затруднительно, на практике применяют так называемый принцип на- правленного затвердевания. При этом литую деталь необходимо так конст- руктивно оформить, расположить в форме и подвести к ней жидкий металл, чтобы затвердевание началось в тонких местах, постепенно распространяясь

231

на более толстые, и заканчиваясь в прибылях, установленных на самых мас- сивных местах.

Направленность затвердевания отливки проверяется методом вписан- ных в сечение окружностей. При направленном затвердевании окружность, вписанная в тонкое сечение, должна, постепенно увеличиваясь, выкатываться из отливки в прибыль. Принцип направленного затвердевания иллюстрирует- ся рис. 118.

Рис. 118. Принцип направленного затвердевания

Здесь слева дана конструкция детали, не удовлетворяющая данному принципу, поэтому в местах скопления металла она поражена усадочными раковинами. Справа расположена реконструированная деталь, удовлетво- ряющая этому принципу.

При наличии у отливки мест скопления металла, которые трудно обес- печить дополнительным питанием за счет установки прибылей для равномер- ного или направленного затвердевания применяются внутренние или внеш- ние холодильники. Имеющиеся местные утолщения у отливок можно умень- шить, а для сохранения необходимой жесткости установить ребра жесткости. Толщина ребер жесткости на внешней поверхности отливки не должна пре- вышать 0,8, а внутренних ребер 0,6 толщины стенок.

Высота ребер не должна превышать пятикратной толщины стенок.

При наличии у литой детали мест, где могут возникать термические (неравномерность затвердевания и остывания) и усадочные (затрудненная усадка) напряжения, в ее конструкцию во избежание образования горячих трещин вводятся литейные ребра.

Сопряжения ребер жесткости и литейных ребер с сечением основного тела отливки не должны приводить к местным скоплениям металла, для чего такие места необходимо конструктивно облегчить, например, как показано на

232

рис. 119.

Ребра должны располагаться симметрично по контуру детали во избе- жание ее коробления. Литейные ребра обычно делают мелкими для легкого их удаления при обрубке отливки.

Рис. 119. Пример сопряжения ребер жесткости и

литейных ребер с сечением тела отливки

Ребра жесткости. При конструировании литых деталей рекомендуется предусматривать ребра жесткости, которые позволяют уменьшить сечение отдельных элементов детали при сохранении необходимой прочности, сни- зить внутренние напряжения, предотвратить коробление и образование тре- щин. Толщина ребра жесткости должна быть не менее 0,8 толщины сопрягае- мой стенки.

Ребра следует располагать в шахматном порядке с шагом L более 2S, избегая крестообразных сопряжений (рис. 120).

Рис. 120. Расположение ребер жесткости

Форма ребра должна обеспечивать свободную деформацию при усадке металла (рис. 121).

Ребра жесткости рекомендуется располагать в плоскости разъема фор- мы, и перпендикулярно к ней, во избежание отъемных частей (рис. 122).

233

В местах пересечения ребер не следует допускать утолщения сечений, способствующих образования усадочных раковин и рыхлот (рис. 123, 124).

Рис. 121. Форма ребер

Рис. 122. Расположение ребер жесткости

Рис. 123. Сопряжение стенок отливки

Фланцы, бобылки, приливы. В местах сопряжения фланцев, бобышек

234

или приливов с основной стенкой детали не должно быть узких прорезей и острых углов. В этих случаях рекомендуется делать плавный переход

(рис. 125)

Рис. 124. Сопряжение стенок отливки

Рис. 125. Сопряжение бобышек с основной стенкой

Вслучае, когда опорная поверхность под болты гайки может быть по- лучена фрезерованием или зенкованием, специальные приливы делать не ре- комендуется (рис. 126).

Обрабатываемую поверхность установочных плоскостей следует огра- ничивать до минимума, предусматривая лишь обработку специальных участ-

ков (рис. 127).

Вцелях упрощения механической обработки деталей, обрабатываемые

поверхности бобышек и приливов следует располагать на одном уровне

(рис. 128).

Особенности конструирования литых деталей из цветных сплавов. В

связи с идентичностью значений величин линейной и объемной усадок серого чугуна и оловянных бронз правила конструирования отливок из этих сплавов

235

аналогичны.

Основные требования к конструкции детали из оловянных бронз: ми- нимальная толщина стенок; минимальное количество обрабатываемых по- верхностей с минимальной величиной припуска на механическую обработку; максимальное сокращение местных утолщений и плавные сопряжения сте- нок; толщина фланцев должна быть меньше двойной толщины тела детали;

выступающие части крупных деталей необходимо укреплять небольшими тонкими ребрами жесткости во избежание образования трещин при остыва- нии.

Рис. 126. Опорная поверхность под болты и гайки

Рис. 127. Конструирование литых деталей

с обрабатываемыми поверхностями

Рис. 128. Конструирование бобышек и приливов

с обрабатываемыми поверхностями

Безоловянные бронзы и латуни обладают большой линейной и объем- ной усадкой, что определяет близость конструкции деталей, отливаем из этих

236

сплавов, к литым стальным конструкциям. Они требуют устранения узлов металла, наличия плавных переходов, удобных площадок для установки при- былей.

В некоторых случаях необходимо вводить в конструкцию отливок спе- циальные ребра, позволяющие питать несколько утолщенных мест от одной общей прибыли. Эти питающие ребра должны иметь толщину g, равную 2-3 толщинам тела. На рис. 129 изображена конструкция литых деталей с питаю- щими ребрами.

Рис. 129.

Толщина стенки детали должна быть не менее 5 мм. Наиболее плотный металл получается при изготовлении отливок в металлических формах.

Подавляющее большинство алюминиевых сплавов имеет повышенную линейную и объемную усадку, что сближает правила конструирования литых деталей из этих сплавов с правилами конструирования стальных литых дета- лей.

Усадка алюминиевых сплавов составляет 1,2-1,4 %. Исключением явля- ется сплав с содержанием 12 % кремния, усадка которого 1,1 %.

С увеличением толщины стенок отливки снижаются механические свойства алюминиевых сплавов, поэтому детали должны иметь минимальную толщину стенок.

237

Применение питающих ребер недопустимо; ребра жесткости должны иметь минимальные сечения, чтобы они не являлись источником пористости.

Припуски на механическую обработку назначать минимальными. Уста- новка жеребеек в формы не рекомендуется.

Особенности конструирования деталей из износостойких сплавов.

Особенностью износостойких сплавов является значительная хрупкость, склонность к образованию горячих и холодных трещин, большая усадка и ма- лая теплопроводность.

В связи с этим к конструкции литых деталей предъявляются следующие требования: создание условий направленного затвердевания и хорошего пи- тания отливок; равномерная толщина стенок отливки и отсутствие термиче- ских узлов; плавные переходы от одного сечения к другому; минимальные припуски на механическую обработку.

Контрольные вопросы.

1.Как выполняют угловые сопряжения?

2.По каким правилам проектируют внешние контуры отливки?

3.Как проверяется направленность затвердевания?

4.Как проектируют внутренние контуры отливки?

5.Уступы и пазы в отливках, рекомендации по их применению.

6.Для чего предусматривают ребра жесткости при конструировании литых деталей?

7.Как следует располагать бобышки и приливы при конструировании деталей?

8.Почему местам скопления металла необходимо дополнительное пи- тание?

9.Что учитывают, назначая толщину стенки детали?

10.Что такое «болваны»?

11.В чем заключается правило световых теней?

ЛЕКЦИЯ 22.

ТЕМА: РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК

План лекции

1.Выбор способа изготовления форм.

2.Выбор положения отливки при заливке и назначение поверхности разъема формы.

Исходные данные для разработки технологического процесса изготов-

238

ления отливок. Разработка технологического процесса изготовления формы для получения той или иной отливки требует следующих исходных докумен- тов: чертежа детали, технических условий на литую заготовку детали (отлив- ку), характеристики качества и условий ее работы, указания объема выпус- каемых деталей (отливок), а также руководящих материалов по разработке технологических процессов.

Разработка технологического процесса изготовления отливок включает следующие этапы:

-оценка технологичности литых деталей;

-разработка технологического процесса: выбор способа изготовления форм, определение положения отливки в литейной форме, выбор поверхности разъема формы, выбор вида формовки;

-получение отливок требуемых размеров и форм: определение припус- ков на усадку, определение припусков на механическую обработку и допус- каемые отклонения по размерам отливки, определение формовочных (литей- ных) уклонов;

-определение конструкции и размеров стержней;

-конструирование и расчет литниковой системы;

-определение размеров и формы прибылей;

-определение размеров опок;

-оформление и порядок разработки технологического процесса.

Выбор способа изготовления форм. Для определения способа изготов-

ления форм необходимо учитывать характер производства, степень механи- зации формовки, наличие литейной оснастки и возможности цеха по изготов- лению моделей и специальной оснастки, а также размеры, форму и вес отлив- ки.

Необходимо уже в самом начале разработки технологии изготовления детали предусматривать использование машинной формовки, которая в усло- виях серийного и массового производства наиболее целесообразна. При ма- шинной формовке высокая производительность сочетается с высокой точно- стью и постоянством свойств литых деталей. В табл. 46 приведены ориенти- ровочные данные для определения серийности производства отливок.

Показателями, характеризующими прогрессивность технологического процесса являются: коэффициент выхода годного; производительность обо- рудования и труда рабочих; стоимость и срок службы оснастки; затраты на внедрение технологического процесса; себестоимость литья, срок окупаемо- сти капитальных вложений.

Выбор способа изготовления отливок зависит от следующих факторов: серийности выпуска, конструкции отливки, сплава, техническим условиям на деталь и др.

Определение положения отливки в литейной форме. Определяя поло-

жение отливки в литейной форме, следует располагать наиболее ответствен- ные поверхности, подвергающиеся механической обработке, внизу или в вер-

239

тикальной плоскости.

Положение отливок при заливке формы должно удовлетворять направ- ленному затвердеванию, т.е. наиболее удаленные от прибыли части отливки должны кристаллизоваться в первую очередь. Прибыли необходимо распола- гать непосредственно над массивной частью отливки.

Таблица 46

Ориентировочные данные для определения серийности производства отливок

	Группа отли-	Масса от-	Годовой выпуск отливок, шт., одного наименования
	вок по массе	ливки, кг		при различных типах производства
			единич-	мелкосе-	серийном	крупносе-	массовом
			ном	рийном		рийном
	I (мелкие)	20	300	300-3000	3000-5000	35000-200000	200000
		20-100	150	150-200	2000-15000	15000-100000	100000
	II (средние)	101-500	75	75-1000	1000-6000	6000-40000	40000
		501-1000	50	50-600	600-3000	3000-20000	20000
	III (очень	1001-5000	20	20-100	100-300	300-4000	4000
	крупные)
	VI (очень	5001-10000	10	10-50	50-150	150-1000	1000
	крупные)	10000-50000	5	5-25	25-75	75	-

В отливках из серого чугуна массивные части следует располагать вни- зу по заливке, так как при отсутствии прибылей нижние части отливки пита- ются за счет верхних.

Для уменьшения трудоемкости при изготовлении формы желательно предусмотреть изготовление формы минимальным количеством стержней или вообще без них.

Положение отливки в литейной форме должно обеспечивать надеж- ность крепления стержней при сборке формы и возможность проверки пра- вильности их установки.

Места установки прибылей, технологические пополнения, места подво- да металла желательно располагать на обрабатываемых поверхностях отли- вок.

Выбор положения отливки в форме в период заливки и затвердевания и разъема формы. Положение отливки форме и разъем формы должны обеспе- чивать высокое качество отливки, минимальные затраты на ее изготовление и на механическую обработку, минимальный расход металла и возможность

применения механизации и автоматизации технологического процесса

(табл. 47).

Выбор поверхности разъема формы. От выбора поверхности разъема формы зависят разъем модели, необходимость применения стержней, их ко- личество, величина формовочных уклонов и т.д.

Плоскую поверхность разъема формы следует предпочитать фигурной

(рис. 130).

240