Литье 2010 (970862), страница 13

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

Текст из файла (страница 13)

Во втором случае (вид в и г) заполнение начинается от питателя (случай ламинарного заполнения толстостенной отливки), в удаленную часть отливки придет уже охлажденный сплав и создается перепад температур, как и в первом случае. Однако жидкий клин будет расположен по-другому. Это может создать отрицательное направленное затвердевание, а значит, приведет к образованию усадочной пористости. Чтобы избежать этого крайне нежелательного явления необходимо уменьшить толщину стенки отливки в ее удаленной части до минимума (вид д).

При заполнении дисперсным потоком (рис.6.12,е) из-за очень малой длительности заполнения температура отливки по ее длине не изменяется, затвердевание будет происходить от стенки к центру и по тепловой оси сформируется «нитка» усадочной пористости.

В литературе [белоп] инженерная монография «Литье под давлением» считается, что «при литье под давлением направленность затвердевания отливки затрудняется высокими скоростями кристаллизации, поэтому следует создавать отливки, в которых металл затвердевал бы одновременно по всем сечениям. Этим условиям удовлетворяют только равностенные конструкции с минимально возможной толщиной стенки, позволяющие избавиться от концентрации усадочных и газовых раковин».

С этим выводом никак нельзя согласиться. Приведенные выше результаты анализа исследования процесса заполнения и затвердевания отливки, заполнение сложных корпусных деталей методом доз, выполненные автором на заводе Строительных отделочных машин, показывают, что при сочетании режимов сплошного заполнения, надлежащим расположением литниковой системы и конструкции отливки с толщиной стенки приблизительно 4 мм сердцевина стенки будет затвердевать направленно. от дальней части к питателю. При заполнении дисперсным потоком из-за короткого промежутка времени заполнения будет осуществляться одновременное затвердевание независимо от толщины стенки отливки. В местах равномерной стенки. образуется усадочная пористость по геометрической оси стенки, а в тепловых узлах образуется усадочная раковина как это показано на рис.6.13 .Если тепловой узел не будет вскрываться при м еханической обработке, то конструктор не должен этого бояться. Переделывать конструкцию как это показано на рис. 6.13 не требуется, разве, что для уменьшения массы детали. При литье под давлением определяется минимальная толщина стенки не из-за потери прочности, а из условия заполняемости полости формы. Направленность затвердевания таких конструкций обеспечивается не толщиной стенки, а надлежащим расположением литниковой системы и каналов водяного охлаждения. Подпрессовка предполагает обязательное направленное затвердевание, создаваемое конструкцией детали и тепловым фронтом формы.

Значения минимально допустимой толщины стенки для различных сплавов в зависимости от площади внешней поверхности отливки приведены в табл. 19.

Таблица 19. Минимально допустимая толщина стенки отливки, мм.

На современных машинах, развивающих скорость прессования до 5-8 м/с, можно получать еще более тонкостенные отливки.

В зависимости от толщины стенки изменяется плотность отливок и их механические свойства. С увеличением толщины стенки алюминиевых деталей (рис.6.14), отлитых под давлением из сплава АЛ4, плотность и предел прочности уменьшаются, а относительное удлинение увеличивается [45]. Увеличение прочностных свойств с уменьшением толщина стенки объясняется возрастанием роли гидродинамического уплотнения в тонко­стенных отливках. Оптимальное сочетание механических свойств наблю­дается при толщине стенки 2,5-3 мм ( =25 кгс/мм² и =2%). Прочность отливок из цинковых сплавов при увеличении толщины стенки снижается не так значительно, как отливок из алюминиевых сплавов. На рис.6.15 приведена зависимость относительной прочности отливки (в процентах по отношению к прочности отливок толщиной 1,5 мм) от увеличения толщины ее стенки [46]. Если для алюминиевых отливок при увеличении толщины стенки от 1,5 до 5 мм прочность падает на 30%, то для отливок из цинкового сплава, при той же толщине стенки, прочность снижается лишь на 20%.

Конструкция отливки и толщина ее стенки зависят для каждого сплава от соотношения пределов прочности при сжатии и растяжении. По данным М. Шенберга, предел прочности при сжатии для магниевых сплавов в 1,5-2 раза превышает предел прочности при растяжении [96]. Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе конфигурации элементов отливки и выборе толщины ее стенки.

Создание современных машин, развивающих в момент кристаллизации отливки высокие давления за короткий промежуток времени, позволяет использовать литье под давлением для тонкостенных отливок и для отливок с толщиной стенки 8-12 мм. Этому способствует разработка новых способов заполнения медленным сплошным потоком с последующей эффективной подпрессовкой через утолщенные питатели. Сочетание оптимальных тепловых условий затвердевания с подпрессовкой дает возможность получить литьем под давлением толстостенные отливки из эвтектических сплавов и из сплавов с широким интервалом кристаллизации: заэвтектических силуминов (17-19% Si), термоупрочняемых сплавов системы Al-Si-Cu, магниевых сплавов, бронз и латуней.

Переходы и радиусы закруглении. Если отливка имеет резкие переходы от толстых сечений к тонким, то в местах сочленения разностенных сечений могут возникать горячие трещины. Чтобы этого не происходило, необходимо предусматривать плавные переходы и радиусы закруглений между элементами литых деталей с разными сечениями.

Конфигурация перехода зависит главным образом от соотношения толщины сопрягаемых элементов. При незначительной разнице в толщине переходы рекомендуется осуществлять по радиусу (рис.6.16,а),величина которого составляет , но не должна быть менее 0,8-1 мм.

Е сли , то следует применять так называемые клиновые сопря­жения (рис. 6.16, б), в которых . Так как , то .

При перпендикулярном соединении стенок и отношении (рис. 6.16, в) возможно сопряжение по радиусу .

При отношении рекомендуется клиновое сопряжение, которое в зависимости от конструктивных требований выполняется с утол­щением на тонкой (рис.6.16,г) или на толстой стенке (рис. 6.16,д). При клиновом сопряжении перпендикулярных стенок или , а величина . Радиус внутренних закруглений должен быть не менее 0,8-1 мм, но не превышать толщину сопрягаемых стенок.

П ринцип скругления переходов и углов не относится к поверхностям, которые пересекают плоскость разъема, где все грани должны оставаться прямоугольными и острыми (рис 6.17). Эти грани могут быть скруглены на готовой отливке после удаления облоя. Если же острые грани при нормальном расположении плоскости разъема недопустимы, то необходим более сложный разъем пресс-формы.

Величина внутреннего радиуса закругления зависит от вида сплава. Для цинковых сплавов радиус может быть меньше, чем для алюминиевых сплавов. Особенно чувствительны к величине радиуса закругления магниевые сплавы, при кристаллизации которых в углах отливок наблюдается концентрация напряжений, вызывающих горячие и холодные трещины. Холодные трещины возникают чаще всего в отливках, работающих при циклических нагрузки. Для таких отливок радиусы закруглений должны быть не менее половины толщины стенки [96].

Е сли увеличение радиуса нежелательно, то предусматривают разгрузочный переход с радиусами и (рис. 6.17), в котором максимальное напряжение не превышает напряжений, возникающих при закруглении большим радиусом.

Отверстия и окна. Отверстия и окна в отливках, получаемых литьем под давлением, выполняют тремя способами: полностью литьем, частично литьем с последующей механической обработкой и полностью механической обработкой. Выбор способа зависит от конструкции отливки, конструкции пресс-формы, технологических возможностей процесса и масштаба производства. Для тонкостенных отливок небольших серий отверстия диаметром до 3 мм можно выполнять сверлением; в этом случае нет опасности отклонения режущего инструмента и вскрытия пор или раковин в литье. В крупносерийном и массовом производстве выгоднее получать литые отверстия. В толстостенных отливках из цинковых сплавов отверстия диаметром до 1 мм, из алюминиевых и магниевых сплавов до 1,5 мм и из медных сплавов до 3 мм следует выполнять сверлением, ибо тонкие стержни быстро выходят из строя, а замена их в пресс-форме требует длительного времени. Остальные отверстия рекомендуется выполнять сразу литьем, за исключением тех случаев, когда несколько отверстий близко расположены друг к другу и суммарная величина усилия охвата металлом стержней чрезмерно велика или когда расстояние между отверстиями должно быть настолько точным, что колебания усадки металла и температурного расширения пресс-формы не обеспечивают требуемых допусков.

Таблица 20. Размеры литых отверстий в деталях, изготовленных литьем под давлением [7, 128].*

Таблица 21. Допустимые диаметры литых отверстий.

Рис. 47 Конструирование литых отверстий

Характеристики

Список файлов учебной работы