Выбор материала отливки

Литая деталь «Рычаг» при работе подвергается средним статическим и динамическим нагрузкам, поэтому целесообразно изготовить ее из нелегированной конструкционной стали 35Л, подвергаемой термообработке: нормализация 860-880 ⁰С, отпуск 600-630 ⁰С. Данная сталь обладает следующими свойствами:

Технологические свойства:

Свариваемость - ограниченно свариваемая, рекомендуется подогрев и последующая термообработка.

Склонность к отпускной способности - не склонна;

Флокеночувствительность - не чувствительна.

Механические свойства:

Предел прочности σв = 500 МПа

Предел текучести σт = 275 МПа.

Ударная вязкость KCU - 343 кДж/см²

Относительное сужение – 25 %

Относительное удлинение – 15 %.

Химический состав представлен в табл. 1.

Таблица 1 - Химический состав стали марки 35Л по ГОСТ 977-88

Состав, % (Fe-основа)				Примеси, не более, %
C	Si	Mn	Ni, Не более		S	P
0,32-0,40	0,2-0,52	0,45-0,90	0,3		0,040	0,040

Обосноване способа получения отливки

При выборе способа получения отливки необходимо соотносить возможности каждого способа литья и требования, предъявляемые к литому изделию: размерная точность, шероховатость поверхности, механические и эксплуатационные свойства, структура отливки, допустимые дефекты.

Литое изделие "Рычаг" имеет массу 47 кг и габаритные размеры 455´200×180 мм. Требуемая размерная точность - 14 квалитет, чистота поверхности - R_a 20 мкм.

Данные требования могут быть обеспечены следующими способами литья: литьем в кокиль, литьем в керамические формы, литьем по выплавляемым моделям, литьем в песчано-глинистые формы. Однако нецелесообразно получать данные отливки литьем в кокиль из-за относительно низкой стойкости кокилей. Литьем в керамические формы и литьем по выплавляемым моделям можно получать сложные отливки практически из любых сплавов. При этом достигается высокая геометрическая и размерная точность изделия, чистая поверхность при минимальных припусках на механическую обработку. Однако изготовление отливки "Рычаг" в керамической форме и ЛВМ приведет к повышенному расходу формовочных материалов, что, в свою очередь, приведет к повышению затрат на производство и, следовательно, к повышению себестоимости литья. Благодаря низкой себестоимости, универсальности процесса, быстрой подготовке производства, а также в силу того, что к отливке не предъявляются особые технологические требования и вследствие высокой шероховатости поверхности R_a 20 мкм, рационально выбрать гравитационное литье в песчано-глинистые формы.

ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛИТОЙ ДЕТАЛИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУППЫ СЛОЖНОСТИ

Технологичной называют такую конструкцию изделия или со- ставных ее элементов (деталей, узлов, механизмов), которая обеспечивает заданные эксплуатационные свойства продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами.

Основными показателями, позволяющими оценить технологичность конструкции отливок, являются:

- коэффициент использования материала (КИМ)

КИМ = (1)

где - масса готовой детали, кг;

- масса металла, расходуемого для получения одной литой заготовки, кг.

На начальных стадиях проектирования

=(1,1 – 1,4)n (2)

=1,2×1×47=56,4 кг

КИМ = = 83%

- коэффициент необрабатываемых поверхностей (КНП)

КНП= (3)

где - площадь необрабатываемых поверхностей, м²;

- площадь поверхностей всей отливки, м².

КНП = = 26%

Кроме этих показателей для количественной оценки технологичности конструкции отливки используются следующие критерии:

- коэффициент конструктивной сложности

0 ≤ m ≤ 1

Если m=1, то отливка имеет идеальную технологически рациональную конструкцию.

Если m=0, то отливка имеет абсолютно технологически нерациональную конструкцию.

Для отливки, вписывающейся в габаритный параллелепипед:

m = (4)

где - приведенная толщина отливки, м.

(5)

- объем отливки, м³;

- площадь поверхности отливки, м²;

- масса отливки, кг;

r - плотность материала отливки, кг/ м³;

A, B, C – наибольший, средний и наименьший размеры габаритного параллелепипеда, м.

Подставив уравнение (5) в уравнение (4), получим:

m =

-коэффициент габаритности

(6)

Где - объем габаритного тела описанного по габаритным размерам отливки, ;

- масса отливки, кг.

Чем меньше коэффициент габаритности, тем технологически рациональнее конструкция отливки.

K_V =

-коэффициент точности обработки

К_т.ч = 1 - (7)

где IT_ср – средний квалитет точности обработки

IT_ср =Σ(IT_i ×n_i)/n_Σ (8)

где IT_i – квалитет точности;

n_i – количество размеров, имеющих точность соответствующего квалитета;

n_Σ – общее количество принятых во внимание размеров детали.

-коэффициент шероховатости поверхности

К_ш = 1- (9)

где R_аср – среднее числовое значение параметра шероховатости поверхности для всех обрабатываемых поверхностей, мкм.

R_{а ср}= Σ(R_ai×m_i)m_Σ (10)

где R_ai – числовое значение параметра шероховатости поверхности, мкм;

m_i – количество поверхностей, имеющих соответствующую шероховатость;

m_Σ - общее количество, принятых во внимание поверхностей.

Значение коэффициентов точности обработки и шероховатости поверхности представлены в табл. 2.

Таблица 2 – Технологическая характеристика детали «Рычаг»

Поверхность оформления	Квалитет точности					Шероховатость поверхности Ra, мкм
	IT6	IT7	IT9	IT14	5		10	20
Диаметр
200	-	-	-	14	-		-	20
120	-	-	9	-	5		-	-
55	-	7	-	-	5		-	-
40	-	7	-	-	-		-	20
35	-	-	-	14	-		-	20
12	6	-	-	-	-		-	20
Линейный размер
250	-	-	-	14	-		-	20
180	-	-	-	14	-		-	20
170	-	-	-	14	-		-	20
160	-	-	-	14	-		-	20
129,4	-	-	-	14	-		10	-
110	-	-	-	14	5		-	-
75	-	-	-	14	-		-	20
45	-	-	-	14	-		-	20
32	-	-	-	14	5		-	-
25	-	-	-	14	-		-	20
Фаска
3×45⁰	-	-	-	14	-		-	20
1×45⁰	-	-	-	14	-		-	20
Итого:
n, m	1	2	1	14	4		1	13
ITi ×ni	6	14	9	196	-		-	-
Rai×mi	-	-	-	-	20		10	260
	ITср =12,5					Rа ср=15,56
	Кт.ч =0,92					Кш =0,94

Группа сложности отливок, изготовляемых литьем в ПГФ, определяется по десяти классификационным признакам. Анализ данных признаков приведен в табл.3.

Таблица 3 – Группа сложности отливки

Основные признаки сложности	Группы сложности
1) Конфигурация поверхности	4
2) По массе	1
3) По максимальному габаритному размеру	1
4) По толщине основных стенок	2
5) Характеристика выступов, рёбер, углублений, отверстий	3
6) Кол-во отъемных частей модели	1
7) Кол-во стержней в форме	1
8) Х-ка мех. обработки литой детали и наличие требований по шероховатости обработки поверхностей	3
9) Группа по назначению	2
10) Особые технические требования	1

По совокупности представленных в табл.3 классификационных признаков групп сложности, можно сделать вывод, что данная конструкция отливки относится к 1 группе сложности.