Uchebnoe_posobie_dlya_vypolenia_DZ_po_TK M_Misha_15_04_2014 (1) (Сборная солянка), страница 8

Формовочные уклоны выполняют:

- на обрабатываемых поверхностях – за счет увеличения размеров отливки сверх припуска на механическую обработку (рис.3.2, а);

- на необрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются по контуру с другими деталями – за счет одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки, от середины высоты уклона (рис.3.2, в);

- на необрабатываемых поверхностях, сопрягаемых по контуру с другими деталями – за счет уменьшения (рис.3.2,б) или увеличения (рис.3.3,г) размеров отливки.

Р ис 3.2 Формовочные уклоны отливок

Величина формовочного уклона зависит от способа изготовления отливки, материала модели и высоты поверхности, на которую наносят уклон (ГОСТ 3212-88).

Формовочные уклоны отливок, изготовленных в разовых формах, выбирают по таблице 3.5.

Таблица 3.5

Формовочные уклоны отливок, изготовленных в разовых формах

Уклоны стенок отливок, изготовляемых литьем в металлические формы, назначают в соответствии с таблицей 3.6.

Таблица 3.6

Литейные уклоны стенок отливок при литье в металлические формы

Формовочные уклоны на чертеже отливки наносят сплошной тонкой линией, углы наклона указывают в градусах.

Следует помнить, что величины формовочных уклонов, приведенные в таблицах 3.5 и 3.6, на чертеже детали не указывают и вычерчивают деталь без уклонов, за исключением чертежей крупногабаритных отливок, где целесообразно указывать уклоны или же предпочтительнее предусматривать конструктивные уклоны (1:5, 1:10, 1: 20, 1:50), превышающие формовочные уклоны (в этом случае формовочные уклоны не выполняют).

3.6 Расчет закруглений между пересекающимися поверхностями

Галтели – это скругления внутренних и внешних углов при переходе одной поверхности модели к другой. Галтели уменьшают вероятность осыпания формовочной смеси в углах формы при извлечении модели, улучшают качество отливок, Рис 3.3 Галтели отливки

способствуют равномерному охлаждению отливки, отсутствию образования трещин и утяжин при затвердевании отливки.

В общем случае радиусы скруглений R (рис.3.4) подсчитывают в соответствии с соотношением:

где a+b – толщины сопрягаемых или пересекающихся стенок отливки, мм; коэффициенты принимают равными 1/3, если (a+b)/2<50 мм; 1/5, если (a+b)/2>50 мм.

Радиусы скругления назначают как ближайшее значение из следующего ряда чисел:

1, 2, 3, 5, 8, 10, 15, 20, …, 40, 50, 60 и т.д.

В условиях крупносерийного и массового производств после нанесения припусков на механическую обработку, формовочных уклонов и радиусов скруглений вычерчивают чертеж отливки, который используют при контроле размеров отливок и разработке чертежей оснастки (пресс-форм и т.п.).

3.7 Выбор припуска на усадку

При затвердевании и охлаждении отливки в литейной форме ее габаритные размеры уменьшаются. Это необходимо учитывать при изготовлении модельного комплекта, кокилей и пресс-форм, увеличивая все их размеры на величину литейной усадки.

Величина литейной усадки зависит от литейных свойств сплава (литейная свободная усадка сплава), степени торможения усадки со стороны литейной формы (податливость формы) и отдельных частей отливки, сложности конструкции отливки, скорости охлаждения отливки в форме и т.д. Литейную усадку компенсируют, увеличивая размеры при изготовлении модельного комплекта и металлических форм (кокиль, пресс-форма). Эти размеры контролируют с помощью усадочного метра, каждая единица длины которого больше эталонной на величину усадки (0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,25; 2,5 %).

Для упрощения технологии изготовления отливки следует принимать литейную усадку: для стали 2%, для чугуна 1%, для алюминиевых сплавов 0,9…1,5% для магниевых сплавов 1,5…1,7%.

Разработанный чертеж элементов литейной формы используют при изготовлении модельного комплекта и сборке разовых форм, а также при изготовлении многократно используемых форм (кокиль, пресс-форма).

3.8 Обеспечение технологичности конструкции отливки проектируемой детали.

При конструировании технологичной отливки с точки зрения ее формы и размеров следует стремиться к упрощению как наружных, так и внутренних поверхностей. Толщина стенок и конструктивные уклоны должны устанавливаться в зависимости от их назначения, механических и технологических свойств материала, а также общих принципов конструирования отливок. Желательно, чтобы габаритные размеры заготовки были минимальными, особенно по высоте, так как в противном случае затрудняется процесс изготовления формы.

Конструкция отливки должна позволять изготовление литейной формы с минимальным числом разъемов. Конфигурация и расположение стержней в форме предполагают свободный выход газов из стержней, количество которых должно быть минимальным (рис.3.4).

2

Для получения плотных отливок необходимо обеспечить их надежное питание и направленное затвердевание отливки, которое должно проходить последовательно по всему объему отливки без образования в ней замкнутых объемов с расплавом. Направленность затвердевания определяют способом вписанных окружностей. Это способ состоит в том, что в рассматриваемое сечение отливки вписывают окружности в различных точках (рис.3.5). Узлы 1 с окружностями наименьшего диаметра будут затвердевать первыми, затем узел 2 и в последнюю очередь узел 4. В ходе затвердевания в узлах 2 и 4 неизбежно появятся усадочные дефекты (усадочные раковины и пористость) из-за затвердевания изолированных объемов расплава. Для предупреждения появления усадочной раковины в узле 2 необходимо увеличить толщину стенки отливки за счет напуска 3, а для узла 4 предусмотреть прибыль 5. Прибыли на отливках имеют технологическое значение, поэтому в конце процесса изготовления заготовки их удаляют.

Плавный переход от тонких сечений к толстым и правильное сопряжение стенок позволяют получить качественную отливку без литейных дефектов и коробления стенок. При любом сопряжении стенок различной толщины их соотношение не должно превышать S/S₁  4.

Получение заготовок без усадочных дефектов может быть достигнуто за счет одновременного их затвердевания. В этом случае конструкция отливок должна иметь равномерную толщину стенок с плавными переходами. Принцип одновременного затвердевания применяют при конструировании мелких и средних тонкостенных отливок из чугуна и других сплавов.

Для уменьшения скопления металла в местах пересечения ребер следует избегать их крестообразного пересечения. Более технологичным является шахматное и сотообразное расположение ребер. Такая конструкция обеспечивает наиболее равномерное распределение остаточных напряжений как в процессе остывания отливки, так и во время эксплуатации. Однако в этом случае заготовки сложнее и дороже в изготовлении.

Д
ля снижения усадочных термических напряжений и вероятности трещинообразования следует обеспечить свободную усадку отливки и избегать формирования термических узлов. Они возникают в тех местах, где пересекаются тепловые потоки, идущие от поверхности отливки в форму (рис.3.6, а). Для улучшения теплоотвода в этой части отливки изменяют конструкцию термического узла (рис.3.6, б) или устанавливают усадочные ребра, которые охлаждаются быстрее и упрочняют эту зону (рис.3.7).

Рис.3.7. Пример конструкции усадочного ребра

С целью предотвращения образования газовых раковин в отливке необходимо обеспечить возможность плавного заполнения формы металлом таким образом, чтобы воздух и газы выходили из нее полностью и свободно. Для этого необходимо при конструировании детали предусмотреть соответствующее количество окон и полостей, соединяющихся друг с другом.

Детали большой протяженности следует проектировать с равномерными по толщине стенками, при этом конструкция должна быть по возможности симметричной и достаточно жесткой. Следует избегать протяженных плоских поверхностей, придавая им изогнутую форму (рис.3.8).

Пример

1.Анализ исходных данных и выбор марки материала детали, приведенной на рис.1:

При выборе марки материала отливки, необходимо учесть условия эксплуатации детали, а именно: высокую температуру и химическую агрессивность среды, низкие механические нагрузки.

По литейным и эксплуатационным свойствам для изготовления отливки целесообразно рассматривать возможность применения следующих марок материалов: высокопрочный чугун ВЧ60 и сталь 25Л.

По сравнению со сталью 25, чугун имеет:

- лучшие литейные свойства

- более высокий предел прочности

- более высокую жаропрочность

В свою очередь, сталь 25Л обладает более высокой пластичностью.

Однако, на основе проведённого анализа, выше изложенных данных, а также учитывая производственную программу (крупносерийное производство, до 10000 шт. в год), является целесообразным для изготовления отливки «ступица» применить высокопрочный чугун марки ВЧ60.

Наиболее ответственная поверхность детали – внутренняя, с шероховатостью Ra=1.25 мкм, т.е. большинство поверхностей заготовки подвергаются механической обработке резанием.

Наибольший габаритный размер детали составляет 205 мм.

2.Выбор способа получения заготовки

Для принятия решения о выборе способа литья приведем матрицу влияния факторов. (Материал ВЧ60, выпуск 10000 деталей, масса 9.126 кг, минимальная толщина стенки 15 мм, повышенные требования к точности внутренней поверхности).

Анализ формы, размеров и массы детали, требуемой точности и состояния поверхностей, технологических свойств материала и годовой программы ее изготовления показал, что получение данной детали целесообразно либо литьем в песчаные, либо в оболочковые формы.