12.3 Материалы и требования, предъявляемые к качеству детали

Основная тенденция современного машиностроения – применение материалов, обеспечивающих необходимые конструктивные и эксплуатационные свойства, имеющих повышенную обрабатываемость на всех стадиях передела. То есть, материалы должны обладать необходимым запасом определенных технологических свойств – ковкостью, жидкотекучестью, свариваемостью, обрабатываемостью.

Например, чем ниже пластичность материала, тем сложнее получить качественную заготовку методом ОМД, тем сложнее технологический процесс, тем выше себестоимость детали.

При способе получения отливок необходимо учитывать литейные свойства (жидкотекучесть, склонность к усадке и т.п.).

Например, если материал обладает пониженными литейными свойствами, не рекомендуется применять литье в кокиль и литье под давлением, т.к. возникает литейное напряжение, коробление отливки. В таких случаях применяют литье в ПГФ.

Для центробежного литья исключено применение сплавов, склонных к ликвации.

В технических условиях для ответственных тяжело нагруженных деталей, работающих в условиях переменных нагрузок, в специальных средах (детали турбостроения, энергомашиностроения, валы, шестерни, зубчатые колеса, роторы, турбинные и компрессорные диски и т.п.), указывают определенные требования к качеству материала, к физико-механическим свойствам. Для подобных деталей в качестве заготовок целесообразно использовать поковки, полученные ковкой или штамповкой, поскольку в процессе деформирования создается мелкозернистая направленная волокнистая структура, значительно повышающая физико-механические свойства материала.

12.4 Размеры, масса и конфигурация детали

На удельную трудоемкость механической обработки, и тем самым на себестоимость деталей существенное влияние оказывает масса детали.

Удельная стоимость отливок и поковок растет с уменьшением их массы, особенно резко при массе до 20 кг.

Размеры детали в ряде случаев при выборе способа получения заготовки играют решающую роль. Так, для многих способов литья (литье по выплавляемым моделям, литье в кокиль, литье под давлением и др.) размеры отливки ограничены техническими возможностями применяемых оборудования и инструмента.

Точно так же на имеющемся универсальном оборудовании для горячей объемной штамповки не представляется возможным получение поковок массой более 1000 кг.

12.5 Качество поверхности заготовки, обеспечение заданной точности

Использование точных, прецизионных способов обеспечивает достаточную чистоту поверхности и высокую точность заготовок.

Например, специальные виды штамповки и литья обеспечивают получение готовых деталей без их механической обработки, пригодных для последующей сборки.

Точность по 12-15 квалитету и шероховатость =6,3÷3,2 мкм.

12.6 Возможности имеющегося оборудования

Это обстоятельство следует учитывать при изготовлении заготовок методами центробежного литья, литья под давлением, горячей объемной штамповкой и др.

Особенно необходимо учитывать возможности оборудования при выборе способа получения заготовок среди способов ОМД, так как в некоторых случаях возможности оборудования являются основным определяющим моментом.

Пример. Следует выбрать заготовку и способ ее получения для детали типа фланец с отверстием, изготовляемой из стали марки 40ХЛ. Масса готовой детали 25 кг, большинство поверхностей имеют параметр шероховатости =10÷20 мкм, точность, соответствующую 13–14 квалитетам. Годовая программа выпуска 50000 шт.

В данном случае это литье, т.к. задана литейная марка стали.

Далее определяем способ литья. Так как годовая программа выпуска в 50000 шт., а масса готовой детали 25 кг, то характер производства массовый или крупносерийный. В этом случае целесообразно применить специальные способы литья, обеспечивающие заданную точность, шероховатость поверхности и максимально возможное приближение формы и размеров заготовки к форме и размерам готовой детали.

К таким способам относятся: литье в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям и под давлением.

Сопоставив эти способы, убеждаемся, что литье под давлением необходимо сразу исключить, т.к. оно не применяется для стальных заготовок из-за низкой стойкости литейной оснастки; по той же причине нежелательно применение и способа литья в кокиль.

Таким образом, для сравнения остаются два способа: литье в оболочковые формы и литье по выплавляемым моделям. Оба этих способа в достаточной степени могут обеспечить заданный параметр шероховатости и точность отливки. Однако необходимо учесть, что литье по выплавляемым моделям – наиболее трудоемкий и дорогостоящий способ литья; применение его рационально, если отливку невозможно получить никаким другим способом. Поэтому в рассматриваемом случае можно считать наиболее целесообразным литье в оболочковые формы.

Предложенная выше методика выбора способа изготовления заготовки весьма неточна и ориентировочна, так как мы пользовались только качественной оценкой сравниваемых способов («хуже» – «лучше», «можно» – «нельзя» и т.п.), не используя точные количественные критерии. Поэтому более обоснованным и грамотным является проведение технико-экономического анализа сравниваемых сопоставимых вариантов, основанного на использовании количественных критериев (раздел 10).