Литье. исправлено (1073595), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Так как модуль упругости сплавов определяется модулем упругости основного компонента и мало зависит от содержания легирующих элементов, то в случае деталей одинаковой конфигурации, когда на первом плане стоят требования жесткости а уровень напряжения не высок, целесообразно применять наиболее дешевые материалы (например, алюминиевые сплавы вместо сложно легированных). Если же наряду с жесткостью имеет значение прочность, то предпочтительны прочные сплавы.

Точность размеров. Зависит от точности формы, величины усадки сплава и конфигурации отливки. Материал влияет на точность отливок в основном через усадку. Чем меньше усадка сплава, тем меньше ее влияние на точность размеров детали. Подробно формирование точности размеров будет рассмотрено ниже.

Масса отливки. Если конструкция создается для использования в летательных аппаратах, то встает вопрос о минимизации массы отливки (хотя и в общих случаях излишняя масса грозит экономическими потерями). Выше было показано, что масса отливки тесно связана с прочностью, жесткостью и конфигурацией детали.

Выбор материала по его обрабатываемости.

Обрабатываемость обычно определяется цифровыми показателями, полученными путем сравнения данного металла с металлом эталоном. По нормам основным показателем обрабатываемости известного металла принимается скорость резания, соответствующая стойкости резца в течение 60 мин при соблюдении установленных условий резания. Величина сопротивления резанию и гладкость обработанной поверхности считаются дополнительными показателями.

Принимая в качестве эталона (обрабатываемость 100%) автоматную сталь с содержанием 0,12% С, можно получить следующие приблизительные величины показателей обрабатываемости для различных сплавов (в %):

Латунь 200

Сплавы цинка 200

Сплавы алюминия 300-1500

Сплавы магния 500-2000

Следует отдельно отметить сплав АЛ2 за его плохую обрабатываемость особенно при литье под давлением. Причина в следующем. Это эвтектический сплав при содержании кремния в эвтектике 11%. Обычно кремния в сплаве содержится 13%, поэтому при быстрой кристаллизации избыток кремния высыпает по полю эвтектики в виде песчинок повышенной твердости, что приводит к быстрому износу резца. Кроме того, низкие механические свойства сплава не позволяют получить чистую поверхность после резания.

Выбор формы.

Форма детали определяется ее функциональным назначением. При выборе формы руководствуются рядом критериев, из которых главными являются следующие: функция детали, конструктивная целесообразность, технологичность и эстетичность.

Функция детали оказывает, как правило, сильное влияние на выбор формы сопрягаемых поверхностей РЭ и БЭ. Обычно бывает достаточным ограничиться группой типовых поверхностей – плоскость, цилиндр, сфера – и это верно, так как отработаны технологические методы их обработки. Однако никак нельзя согласиться с выводом сделанным в работе В.В.Кулагина «Основы конструирования оптических приборов»: «Функция детали лишь слабо коррелирует с формами поверхностей СЭ». Очевидно, что прочность и жесткость (а это критерии функции детали) во многом определяются формами и расположением поверхностей свободных элементов детали. Нельзя согласиться и с тем, что простота механической обработки является основным фактором при выборе формы поверхности. Безусловно, это важно, но главным является – обеспечение условий выполнения функционального назначения.

Здесь анализируются основные факторы, формирующие главные показатели качества детали и во многом зависящие от технологии литья под давлением – прочность, жесткость, точность.

Конструктивные способы повышения жесткости.

Как было сказано выше в деталях оптических приборов наиболее важным показателем качества является не прочность, а жесткость. Недостаточная жесткость детали проявляется не только в процессе эксплуатации, но и при механической обработке, когда под воздействием силы резания деталь упруго деформируется, что приводит к существенной потере точности обработки.

Главные конструктивные способы повышения жесткости без существенного увеличения массы следующие:

• всемерное устранение изгиба, замена его растяжением или сжатием;

• для деталей, работающих на изгиб целесообразная расстановка опорных стенок, исключение не выгодных по жесткости видов нагружения;

• рациональное, не сопровождающееся возрастанием массы, увеличение моментов инерции сечений;

• рациональное усиление ребрами, работающими предпочтительно на сжатие;

• усиление участков перехода от одного сечения к другому;

• блокированием деформаций введением поперечных и диагональных связей;

• для деталей коробчатого типа – применение скорлупчатых, сводчатых, сферических, яйцевидных и тому подобных форм;

• для деталей типа дисков- применение конических, чашечных, сферических форм; рациональное оребрение, гофрирование;

• для деталей типа плит – применение прочных, коробчатых, двутельных, ячеистых и сотовых конструкций.

Анализируя эпюры напряжений при разных нагрузках, можно отметить следующее.

Для повышения жесткости без увеличения массы деталей необходимо усиливать участки сечений, подвергающихся при данном виде нагружения наиболее высоким напряжениям, и удалять ненагруженные и мало нагруженные участки. При изгибе напряжены сечения, наиболее удаленные от нейтральной оси. При кручении напряжены внешние волокна; по направлению к центру напряжения уменьшаются, и в центре они равны нулю. Следовательно, целесообразно всемерно развивать наружные размеры, сосредотачивая материал на периферии и удаляя его от центра.

Наибольшей жесткостью и прочностью при наименьшей массе обладают развитые по периферии полые тонкостенные детали типа коробок, труб и оболочек.

Примеры согласования конструкции с технологией литья.

а) б) в) г)

Рис.6.7. Конструкции литых кронштейнов разной жесткости.

На рис.6.7 приведены модификации кронштейна с различными усилениями жесткости. Балочный кронштейн подвергается изгибу (рис.6.7,а), тогда как в раскосом кронштейне стержни работают преимущественно на растяжение-сжатие (рис.6.7,б). Конструкция становится еще более прочной и жесткой, если стержни кронштейна соединить сплошной перемычкой, связывающей их в жесткую систему (рис.6.7,в). Кронштейн ферменного типа с вертикальным стержнем (рис.6.7,г) значительно мене жесткий, чем кронштейн на рис.6.7,б, так как конец вертикального стержня под нагрузкой перемещается приблизительно по направлению действия силы и для ограничения деформаций его жесткость не используется.

Все виды рассмотренных кронштейнов могут быть оформлены любым способом заполнения при литье под давлением.

Если кронштейн на рис.6.7,г заполнять дисперсным потоком, то трубчатый вертикальный стержень будет хорошо работать и на изгиб.

Рис.6.8. Консольные литые тонкостенные системы.

В тонкостенном цилиндрическом отсеке, несущем поперечную силу Р (рис.6.8,а), все участки, расположенные по образующим, подвергаются изгибу. Нагрузку воспринимают преимущественно боковые стенки (рис6.8,б), параллельные плоскости действия изгибающего момента (зачернены на рисунке), так как их жесткость в этом направлении во много раз больше жесткости стенок, расположенных перпендикулярно плоскости действия момента.

При конической форме (рис.6.8,в,г), приближающей конструкцию к ферменной, стенки конуса, расположенные в плоскости действия изгибающего момента работают: верхние на растяжение, а нижние, подобно раскосу, на сжатие. Боковые стенки испытывают преимущественно изгиб; их жесткость соизмерима с жесткостью верхних и нижних стенок. Следовательно, при конической форме стенки отсека полностью включаются в работу; прочность и жесткость конструкции увеличивается.

Связь между растянутыми и сжатыми стенками осуществляют кольца жесткости m и n, которые помимо силового замыкания предотвращают овальность конуса под действием нагрузки. Такие кольца являются непременным условием правильной работы тонкостенных конструкций. Близки к конусам по жесткости тюльпанные (рис.6.8,д), сферические (рис.6.8,е), тороидные (рис.6.8,ж) и аналогичные формы.

Литьем под давлением тонкостенные конструкции лучше оформлять дисперсным потоком. Получившаяся сотовая конструкция будет хорошо работать как на растяжение так и на сжатие. Отметим, что конструкция по рис.6.8,г не может быть получена литьем под давлением из-за невозможности оформления внутренней полости. Трудно оформить конструкции по рис.6.8,в,д. Для литья под давлением подходят конструкции по рис6.8,г,ж.

Оребрение.

Для увеличения жесткости, особенно литых корпусных деталей, широко применяют оребрение. Однако при этом необходимо соблюдать осторожность, так как неправильное соотношение сечений ребер и оребряемой детали может вместо упрочнения привести к ослаблению.

Р
ис.6.9. Формы ребер.

У деталей подвергающихся изгибу в плоскости расположения наружных ребер (рис.6.9,а), на вершине ребра возникают напряжения растяжения, достигающие большого значения вследствие малой ширины и малого сечения ребра. Особенно опасны тонкие ребра, сужающиеся к вершине (рис.6.9,б,в); разрушение детали всегда начинается с разрыва вершины ребра [орлов]. Для усиления ребер конструктор вводит утолщение ребер (рис.6.9,г,д) у вершин, что недопустимо при литье под давлением.

Для оценки влияния ребер рассмотрим их параметрические характеристики (рис 6.10). – отношение высоты ребра к высоте исходного профиля; – отношение ширины ребра к ширине исходного профиля. Для сечения с рядом параллельных ребер (рис.6.10,в) величина представляет собой шаг ребер ( ). Относительный шаг .

В
ведение ребер во всех случаях увеличивает момент инерции сечения и, следовательно, жесткость детали на изгиб и тем резче, чем выше ребра и больше их относительная толщина.

Характеристики

Список файлов лекций