1 Оценка технологичности отливки

Качество отливок характеризуют точностью размеров, шеро­ховатостью поверхности, структурой, механическими и физическими свойствами металла, а также наличием или отсутствием в отливках внутренних и наружных дефектов (например, раковин, засоров, трещин).

Технология получения отливок существенно влияет на их ка­чество и, как следствие, определяет принципы, которыми следует руководствоваться при конструировании. Преимущества способа могут быть реализованы, если отливки технологичны для изготовле­ния литьем по выплавляемым моделям.

Технологична такая конструкция литой детали, при которой можно изготовить отливку, отвечающую требованиям, предъявляе­мым к точности, шероховатости поверхности, физико-механическим свойствам и структуре металла при наименьших затратах на производство. При этом учитывают издержки производства при изготовлении отливки и последующей ее механической обра­ботке.

Точность размеров оценивают по отклоне­нию действительного размера отливки от номинального. Наиболее часто размерную точность отливок оценивают классами точности, принятыми в машиностроении, так как система допусков должна обеспечивать сопряжение и взаимозаменяемость деталей машин и приборов. Для характеристики системы допусков необходимы посадки, предусмотренные в ней. Поэтому вопрос о точности размеров отливок должен сводиться к определению полных полей рассеяния размеров и установлению классов точности применяемых систем и допусков, в поля которых вкладываются поля рассеяния действи­тельных размеров деталей. Полное поле рассеяния зависит от до­пусков на размеры полости пресс-формы, непостоянства (колебания) усадки сплава, модельного состава, свойств оболочки при различных температурах [2].

Для оценки шерохова­тости поверхности машиностроительных деталей используют ГОСТ 2789-73. Для литья по выплавляемым моделям шероховатость от Rz = 20 мкм до Rz = 10 мкм.

2 Выбор сплава для проектируемой отливки

Отливки по выплавляемым моделям изготовляют практически из всех литейных сплавов: углеродистых и легированных сталей, коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов, чугуна, цветных сплавов, например алюминиевых, медных, тита­новых и др.

При проектировании литых деталей учитывают условия их ра­боты, в связи, с чем некоторые свойства металла отливок приобре­тают первостепенное значение. Показатели их регламентируют, в то время как другие свойства считают менее важными. Например, литой корпус тормозного цилиндра должен быть герметичным, по­этому необходимо выбрать для него сталь, не склонную к образованию рассредоточенных усадочных рыхлот и пористости. Рабочие литые лопатки газотурбинных двигателей в первую очередь должны обладать высокой жаропрочностью, удовлетворительной окалиностойкостью при рабочих температурах и напряжениях, иметь, возможно, меньший коэффициент линейного расширения. Из равных по этим главным свойствам сплавов предпочтение должно быть отдано сплаву с меньшей объемной массой, меньшим содержанием дорогих и дефицитных компонентов.

При выборе литейного сплава необходимо четко сформулировать требования к материалу отливок, сгруппировать эти требования по их значимости с учетом назначения и условий службы деталей. Ис­ходя из требований, определяют основу сплава, например железо, никель, алюминий. Далее уточняют марку сплава, свойства которого наиболее близки к требуемым, причем учитывают технологичность этого сплава в специфических условиях изготовления отливок по выплавляемым моделям.

Для окончательного решения целесообразно отлить пробные де­тали и образцы для проверки всех положительных и вредных для качества отливки свойств выбранного сплава. По результатам иссле­дования пробных отливок и образцов определить правильность выбора сплава [2].

Для отливки «Штуцер» (рисунок 1) назначаем сплав стали 13ХФА.

Химический состав:

С =1,25 – 1,4%;

Si =0,1 – 0,4 %;

Mn = 0,15 – 0,45 %;

Ni до 0,35%;

Cr= 0,4 – 0,7%;

Cu до 0,3%;

S до 0,03%;

P до 0,03%;

Отливка «Штуцер» требует особых механических свойств, так как на неё предусматривается воздействие больших нагрузок. Основные причины, по которым выбран сплав 13ХФА – большая коррозионная стойкость, хладостойкость, выдерживание больших давлений (до 7,4 МПа) во время эксплуатации даже при резких перепадах температур (от -60 до +40°С). Повышенная стойкость к общей и язвенной коррозии, стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию и образованию водородных трещин.

Рисунок 1 – Штуцер