2. Технологичность конструкции литых заготовок

I Общие требования.

Технологичность конструкции – это совокупность свойств, которые проявляются в возможности достижения оптимальных: затрат труда, средств, материалов и времени для производства заготовок, а также проявляющиеся в технологичности будущих деталей.

Факторы влияющие на технологичность:

1. Фактор технологичности применяемого сплава – свойства физико-химические, технологические, специальные.

2. Факторы, характеризующие выбранный способ литья – точность, шероховатость поверхности, припуски и предельные отклонения, показатели плотности структуры и механических свойств, ограничения по массогабаритности деталей, специфические дефекты и возможности их исправления.

3. Факторы технологичности механической обработки резанием – геометрия отливки, расположения баз измерения для механической обработки. Наличие термической и химико-термической обработки, нанесение покрытий. Промежуточный контроль размеров.

Показатели технологичности:

1. Удельная материалоемкость:

• ; ;

• .

2. Коэффициент необработанной поверхности (К_н.п).

3. Точность отливки.

4. Обработываемость резанием.

5. Удельная трудоемкость.

Конструирование литых деталей базируется на специальных литейных технологических требованиях. В общем виде они состоят в следующем:

1. Контуры отливки должны быть простые и прямолинейные.

2. Рациональная толщина стенок в различных сечениях должна обеспечивать прочность отливки и возможность заполнения формы без образования дефектов металлургического происхождения.

3. Рациональная форма сопряжений ребер жесткости и других конструктивных элементов, обеспечивающих уменьшения остаточных напряжений и дефектность (рис. 38.).

Рис. 38. Сопряжения стенок (а, б, в) и пересечение ребер жесткости (г) в отливках: а) конструкция детали с неравномерными по толщине стенками, образующими термический узел; б) та же деталь с выравненными по толщине стенками; =0,8 ; h 3 ( ; в) T образное сопряжение: ; г) кольцевое пересечение: ;

4. Приемлемые очертания отливок и конструктивные уклоны, позволяющие извлекать модели при формовке и отливки из форм в специальных способах литья (рис. 39)

Рис. 39. Метод теневого рельефа (а, б) при анализе очертаний отливки и уклоны (конусность) отливки (в, г, д)

Литейные уклоны выполняют следующим образом: 1) уклон задают в "плюс" (рис.39, г) если стенка обрабатывается, либо не обрабатывается, а h мм; г) "в минус" если h 6 мм; д) "в плюс минус" если h = 3-6 мм (рис. 39, в)

5. Достаточное количество внутренних полостей для удобства оформления стержнями и выполнения обрубноочистных операций и транспортировки.

Принцип направленного затвердевания отливки (разгрузка термических узлов скопления металла)

Определение толщины стенки отливки:

, мм;

где l, b, h соответственно длина, ширина и высота отливки=

Если К > 3, то t_{min p} > 20 мм.

Для различных сплавов t_{min p} колеблется от 3÷4 мм (чугуны и бронзы) до 10 и более (сталь, титановые сплавы, без оловянные бронзы).

Если требуется выполнить t < t_{min p} , то можно заменить сплав и применить ребра жесткости. Рациональная толщина стенки должна иметь литейные уклоны, что достигается применением напусков, а также формированием контура стенки, по методу вписанных окружностей.

Сопряжения конструктивных элементов отливки способствуют образованию при заливке формы скопления жидкого металла – термических узлов. Ввиду медленного затвердевания и недостаточного питания в термических узлах локализуются усадочные раковины и рыхлота (рис. 40)

Рис. 40. Принцип направленного затвердевания отливки: а) не реализован – брак отливки; б) реализован

Меры борьбы :

а) реализовать принцип направленного затвердевания по методу вписанных в сечение стенки окружностей. При этом окружность, вписанная в тонкое сечение, должна, постепенно увеличиваясь, "выкатиться" из отливки в прибыль.

б) помимо метода вписанных окружностей, направленность регулируется установкой внешних и внутренних металлических холодильников. Холодильники изготовляют литьем или из проката, перед установкой их подвергают дробеструйной обработке. Покрывают газопроницаемыми термостойкими красками и присыпают песком (рис. 41)

Рис. 41. Схема расположения плоских (а) и круглых (б) холодильников в термических узлах: 1– отливка; 2– холодильник; 3– стержень ;

Коэффициент 0,6 – если холодильники изготовлены из медных сплавов и стали. Если 1,25 – холодильники изготовлены из алюминиевого сплава или графита. Если 0,9 – чугун.

Масса холодильника должна составлять не более 12 15% массы захолаживаемого узла.

в) применение в термических узлах формовочной смеси с высокими теплоаккумулирующими свойствами. Состав смеси – графит, корунд (Аl₂О₃), асбестовая крошка, металлическая дробь и хромистый шлак.