ТЕСТ № 6
Конструирование отливок с учетом усадочных раковин, напряжений и трещин
Усадочные раковины появляются в наиболее поздно затвердевающих, т. е. обычно в наиболее массивных частях отливки, вследствие чего следует избегать местных утолщений в отливках. Чаще всего утолщения образуются в местах сопряжения стенок отливки, в основаниях ребер, в ступицах, в приливах под болты и т. п.
Отливки из сплавов с большой усадкой (стальные) следует конструировать и располагать под заливку так, чтобы наиболее толстые и одновременно более горячие части (термический узел) находились вверху; над узлами ставили прибыли. Если из-за конфигурации отливки прибыль невозможно поместить под термическим узлом, то возможны следующие решения:
·местно утолстить прибыль и сопрячь узел с прибылью;
·боковую прибыль атмосферную или под далением;
·захолодить холодильниками;
·оставить раковину в отливке;
1) Большая разница в толщине сечений вызывает неравномерное остывание отливки, что в результате приводит к образованию внутренних напряжений, деформации отливки или трещин в ней. Отливка деформируется таким образом, что более толстая, позднее остывшая ее часть находится на внутренней стороне кривизны.
2) Внутренние напряжения и трещины в отливке могут возникнуть вследствие сопротивления усадке со стороны формы или стержней. Особое значение это имеет для отливок из сплавов, отличающейся сильной усадкой в твердом состоянии. Неправильное решение конструкции, где стержень с поясками и тонкими знаками препятствует усадке металла. Более выгодно решение, где сопротивление стержня усадке значительно уменьшено за счет ликвидации ребер, увеличения наружных отверстий и устройства закруглений.
Для того, чтобы качество отливок не ухудшалось вследствие коробления или появления трещин при конструировании придерживаются следующий правил:
1.Поперечным сечениям отливок следует придавать по возможности форму обеспечивающую свободную усадку.
2. При конструировании стенок литых деталей необходимо предусматривать возможность их деформации (коробления) под воздействием термических напряжений, это особенно характерно для отливок значительной протяженности.
3. Литым деталям их стали со стенками значительной протяженности лучше придавать на плоскую, а изогнутую форму.
4. Неодинаковые скорости охлаждения можно наблюдать не только у деталей, имеющих разные толщины, но и у отливок с одинаковыми по сечению стенками. Например, у плоско плиты постоянной толщины края охлаждаются быстрее, чем середина, поэтому в отливке возникают внутренние напряжения. Середина плиты находится под действием растягивающий напряжений, а край – под действием сжимающих. В результате в средней части плиты появляется трещина, которая не простирается до каря отливки. Первоначальное направление напряжений на свободных краях можно изменить посредством предварительного изгиба плиты.
5. В плоскостных деталях типа плит с ребрами жесткости, прилитыми к одной из поверхностей, большое влияние на уменьшение коробления оказывает общая высота детали или высота ребер жесткости.
6. Коробление отливок можно уменьшить не только снижением разницы в толщине стенок, но также увеличением жесткости с помощью конструктивных или технологических (усадочных) ребер и отбортовок.
7. Наиболее распространенным дефектом отливок являются горячие трещины, которые обычно образуются в термический узлах, т. е. отдельных местах отливки, где толщина тела имеет большее значение, чем сечение окружающих этот узел частей.
В таких случаях тонкие части отливки начинают остывать раньше, чем толстые, и с большей активностью, что препятствует усадке толстых частей. Линейной усадке отливки препятствует также форма или стержень, которые к тому же претерпевают объемное расширение за счет тепла жидкого металла. Возникают суммарные напряжения усадочные и термические, под действием которых (если их величина превзойдет предел прочности отливки) образуются горячие трещины.
В целях борьбы с горячими трещинами устанавливают усадочные ребра, которые охлаждаются быстрее и упрочняют эту зону.