Лабораторна робота 5

Тема: ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ЛИВАРНОЇ ФОРМИ

Мета роботи – ознайомитися з основними правилами конструювання виливка і вибору розміщення його в ливарній формі; навчитися за даним кресленням деталі самостійно виконувати робочі креслення для виготовлення моделі й форми з нанесенням припусків на механічну обробку, формувальних ухилів, стержневих знаків і галтелей.

Теоретична частина

Л иття в піщано-глинисті форми є одним із поширених способів виготовлення виливків. Виготовляють виливки із чавуну, сталі, кольорових металів від декількох грам до сотень тонн, з товщиною стінки від 3...5 до 1000 мм і довжиною до 10000 мм. Схема технологічного процесу виготовлення виливків у піщано-глинистих формах представлена на рис. 18.

Рисунок 18

Сутність литва в піщано-глинясті форми полягає в одержанні виливків з розплавленого металу, що затвердів у формах, які виготовлені з формувальних сумішей шляхом ущільнення з використанням модельного комплекту.

Розробка виливка здійснюється згідно креслення деталі й зводиться до нанесення всіх технологічних вказівок, необхідних для його одержання. Дані вказівки є основою для виготовлення модельного комплекту й виробництва виливка. Розробка технології включає: вибір положення виливка у формі в процесі заливання, визначення лінії рознімання моделі й форми, призначення припусків на механічну обробку, визначення кількості стрижневих знаків і проектування їхніх параметрів і конфігурації, призначення зазорів у знакових частинах форми й стрижня, визначення лінії рознімання стрижневого ящика й напрямку набивання стрижня, призначення місць підведення металу до виливка.

Завданням на проектування служить креслення деталі, у якому повинні бути зазначені марка сплаву й технічні вимоги на деталь. Загальні завдання уточнюються викладачем, у тому числі обсяг і зміст пояснювальної записки й склад графічної частини. Приклад деталі зображено на рис 19.

Опис технології виготовлення виливків повинне включати розрахунки, основні положення, що стосуються оформлення креслення, і графічні пояснення, які зображуються у вигляді ескізів або креслень.

Опис повинен починатися з короткого введення, у якому слід зазначити роль і значення ливарного виробництва в розвитку різних галузей промислового виробництва. В основній частині необхідно провести:

- аналіз технічних умов на виготовлення виливка;

- особливостей служби виливка в умовах експлуатації, характер випробовуваних нею навантажень і обґрунтування відповідності матеріалу виливка визначеним вимогам;

- аналіз технологічності конструкції виливка; з урахуванням особливостей конструкції виливка та запропонувати пропозиції по зміні конструкції з метою поліпшення технологічності;

Рисунок 19

- визначення поверхонь роз’ємну форми;

- вибір і обґрунтування способу й методу виготовлення ливарної форми;

- розробку креслення виливка.

Конструкція виливка повинна відповідати службовим вимогам деталі, технології її виготовлення, технології механічної обробки й естетичним вимогам. Зовнішні контури литої деталі повинні являти собою сполучення простих і прямолінійних контурів, що з`єднують плавними криволінійними переходами. Необхідно прагнути до зменшення габаритних розмірів і особливо висоти деталі, усуненню виступаючих частин, більших тонких ребер, глибоких западин і піднурень, що ускладнюють виготовлення ливарної форми.

Внутрішні порожнини литих деталей варто конструювати відкритими, без піднурень, що дозволить виготовити виливок без застосування стрижнів. Якщо при виготовленні виливка обійтися без стрижнів неможливо, то при конструюванні литих деталей необхідно передбачати отвори й вікна максимальних розмірів у достатнім числі для забезпечення стійкості стрижнів у ливарній формі, точності їхньої установки, легкості видалення стрижнів і каркасів з виливка при її очищенні.

Стінка литої деталі поєднує всі її робочі елементи (гнізда підшипників, фланці, поверхні ковзання й кочення й ін.), надає в значній мірі необхідну конфігурацію, твердість і міцність. Вибір мінімально припустимої товщини стінки виливка визначають розміри й складність виливка, а також ливарні властивості сплаву.

Характерною рисою багатьох виливків є сполучення масивних напрямних з відносно тонкими стінками, застосування ребер жорсткості й розгалужених внутрішніх порожнин, розділених перегородками. Для попередження виникнення усадочних раковин і тріщин у виливках повинні бути правильно виконані переходи від одного перетину до іншого (рис. 20).

Рисунок 20 – Переходи, що рекомендуються, від масивних до тонких перетинів виливків при різних їхніх відносинах а) - при відношенні А/а < 1,75; б) - при відношенні А/а > 1,75

Ребра жорсткості створюють місцеві скупчення металу, що викликають утворення усадочних раковин і тріщин. Для усунення цього дефекту необхідно Х - образні перетини заміняти Т - образними, а з'єднання ребер зі стінками виливка розташовувати під прямим кутом. При перетинанні в одній точці декількох ребер рекомендується робити кільцеве ребро й приєднувати до нього радіальні ребра на достатній відстані між ними. Товщина ребер звичайно становить 0,8 товщини стінки виливка.

Для попередження утворення усадочних раковин у масивних виливках, зі сплавів, які мають підвищену усадку при конструюванні повинен бути застосований принцип спрямованого або одночасного затвердіння. При спрямованому затвердінні товщина стінки виливка плавно збільшується знизу нагору.

Кристалізація металу походить від тонких перетинів виливка, розташованих у нижній частині форми, до більше масивних перетинів, що розташовується у верхній частині форми. При одночасному застиганні перетину виливків мають однакову товщину, як у нижньої, так і у верхній частині деталі.

Іноді бувають доцільним великі й складні литі конструкції розділити на більш прості елементи або деталі з наступним з'єднанням їх між собою зварюванням, болтовими з'єднаннями й іншими способами. При цьому рекомендується спрощувати найбільш складні й великі деталі й ускладнювати найбільш прості зі з`єднувальних деталей. Виступаючі частини корпусних деталей роблять знімними.

Для підвищення твердості, зменшення маси й скорочення обсягу механічної обробки поєднують кілька простих деталей в одну. Конструкція литої деталі повинна забезпечувати можливість одержання її габаритних розмірів, перетинів і маси із заданою точністю. Для цього необхідно передбачати конструктивні ухили на необроблюваних поверхня.

Окремі бобишки й припливи необхідно поєднувати в один загальний приплив і доводити його до площини рознімання або підстави. Для полегшення пригону деталей, що сполучають, у її конструкції передбачають паски, відбортовку й т.п., що дозволяє компенсувати припустимі відхилення в розмірах виливка.

Види дефектів при литті

Бракованим називають такий виливок, що має хоча б один неприпустимий по технічних умовах дефект. Дефекти можуть бути по невідповідності мікроструктури, хімічного складу, фізичних і механічних властивостей. Відповідно до ГОСТ 19200-73 прийнята класифікація дефектів виливків складається із чотирьох груп. Група І- невідповідність по геометрії (недолив, різностінність, перекіс). Група ΙΙ - дефекти поверхні (пригар, наріст, затока). Група ІІІ - несплошність в тілі виливка (усадочні раковини, газові раковини, пористість). Група ІV - різні включення (неметалічні й металеві). Схеми основних видів ливарних дефектів показані на рисунку 21 а) - невідповідність по геометрії; б) - дефекти поверхні; в) - нещільність в тілі виливка; г) - включення

Рисунок 21 – Схеми основних видів ливарних дефектів

1 - недолив; 2 - злам; 3 - перекіс; 4 - різностіність; 5 - пригар;

6 - наріст; 7 - ужимина; 8 - затока; 9 - усадочні раковини; 10 - утяжина;

11 - газові раковини; 12 - пористість; 13 – металеві включення;

14 – неметалічні включення; 15 – "королек"

Причин виникнення браку дуже багато: некондиційні вихідні формувальні матеріали; погана якість шихти для плавки металу; невдала конструкція деталі (деталь не технологічна); невдала конструкція ливникової системи й погано продумана ливарна технологія; низька якість форм і стрижнів; слабкий технологічний контроль і ін.

Вибір розміщення відливка у формі

При визначенні положення форми при заливанні виходять із наступних міркувань. Поза залежністю від можливих ускладнень формування варто вибирати таке положення виливка, при якому можна здійснити його спрямоване затвердіння – за рахунок прибутків.

Виливки типу валів, барабанів, втулок і ним подібні треба розташовувати у формі й заливати вертикально для рівномірного заповнення форми сплавом, виділення газів, спливання неметалічних включень. Найбільш відповідальні поверхні виливка, що піддаються механічній обробці, необхідно розміщати в нижній частині форми. Якщо це викличе труднощів при формуванні, то їх розташовують вертикально або похило.

Тонкі стінки виливка потрібно розміщати в нижній частині форми вертикально або похило. У верхній горизонтальній частині форми не слід розташовувати більші поверхні виливка, тому що це може привести до "обгару" верху форми й утворенню "ужимин". Масивні частини виливка (особливо при литті зі сталі й сплавів кольорових металів) треба розташовувати в такому положенні, щоб воно було зручним для харчування їхніми прибутками.

Необхідно забезпечити найкоротший шлях проходження металу від ливникової системи до виливка. Основні вимоги до вибору положення виливка у формі для сірого чавуну, полягають у наступному. Масивні частини виливків із сірого чавуну варто розташовувати в нижній напівформі, а при формуванні в одній напівформі - великих виливків при цьому забезпечується застосуванням металевих холодильників або сумішей з підвищеною теплопровідністю. Більші плоскі поверхні не слід розташовувати вгорі, а якщо це неминуче, варто ділити їхніми ребрами, що зменшує утворення ужимин і руйнування верхньої поверхні форми променистою теплотою металу, або різко зменшити час заповнення форми. Основну частину виливків з малою й рівномірною товщиною стінок (посудне лиття, ванни) варто розташовувати у верхній частині форми, забезпечуючи тим самим гарне її заповнення клиновими щілинними або дощовими живильниками, підведенними у верхню частину виливка.

Виливок необхідно розташовувати так, щоб забезпечити спокійне заповнення форми, що виключає руйнування струменем металу окремих ділянок форми й стрижнів. Для усунення утворення газових раковин виливка при заливанні варто розташовувати так, щоб був забезпечений переважно верхній відвід газів зі стрижнів. Виливок у формі варто розташовувати по можливості так, щоб можна було об'єднати кілька стрижнів в один для двох і більше виливків. Також необхідно, щоб загальна висота форми була найменшої, а напівформи мали приблизно однакову висоту.

Основні вимоги до вибору рознімання форми

Рознімання форми повинне бути плоским; при фасонній поверхні рознімання його побудова повинна виконуватися лініями, що мають певну геометричну форму, що спрощує процес виготовлення, доведення й контролю модельних плит. Число окремих частин повинне бути мінімальним; при масовому й серійному виробництві, якщо не можна змінити конструкцію виливка, їх варто заміняти стрижнями.

Рознімання форми повинно бути таким, щоб всі або основні стрижні встановлювалися в нижній напівформі й забезпечували тим самим максимально зручні процеси зборки форми, її обробки, фарбування й просушування, а також контроль установки стрижнів.

Базові поверхні виливків повинні бути розташовані в одній напівформі з оброблюваними поверхнями, а також із фланцями й припливами, пов'язаними з базовими твердими розмірами; частини деталі, що не допускають відносного взаємного зсуву, повинні також розташовуватися в одній напівформі; якщо ж рознімання форми не допускає їхнього розташування в одній напівформі, те відповідальні поверхні повинні займати у формі строго певне положення стосовно базових, що досягається застосуванням спеціального оснащення й засобів контролю.

Для забезпечення рівномірної товщини стінок виливків лінії рознімання форми й стрижня повинні збігатися, а величини їхніх формувальних ухилів повинні бути однаковими.

Для підвищення точності виливка його варто розташовувати в одній напіформі, що обов'язково для виливків, формуюмих у ґрунті або неспарених опоках; з цією ж метою фіксацію стрижнів варто робити в тій частині форми, у якій оформляються всі або більшість зовнішніх поверхонь виливків.

Рознімання форми повинна забезпечити найменша кількість дефектів по перекосах, а також мінімальну довжину ливарних швів по поверхнях виливків і, відповідно, заток; якщо ж заток не уникнути, то їхня обробка не повинна викликати ускладнень; на базових поверхнях виливків ливарні шви й задири не допускаються.

При безопочному формуванні більш висока частина виливка повинна бути розташована в нижній частині напівформи; у цьому випадку знімання верхньої форми й нижньої, що перебуває під впливом вібратора, не викликає утруднень.

Якщо лінія рознімання вертикальна, то її варто розташовувати так, щоб забезпечити надійне кріплення стрижнів.

Рознімання форми повинено бути таким, щоб забезпечити зручний вивід газів із всіх стрижнів і поглиблених (при ґрунтовому формуванні) ділянок форми.

Розробка креслення виливка

Основою для проектування виливка є креслення деталі (рис. 19). На кресленні деталі крім основних розмірів зазначена шорсткість поверхні й залежно від її величини студент вирішує питання про необхідність механічної обробки даної поверхні. Інші поверхні, які не підлягають механічній обробці, зазначені у правому верхньому куті креслення.

Рисунок 22 – Ескізи виливка й моделі

1 - площина рознімання моделі й форми; 2 - контур виливка; 3 - стрижень;

4 - формувальний ухил; 5 - отвори, що не відливають; 6 - стрижневий знак; 7 - радіус закруглення

На кресленні деталі умовною позначкою наносять: припуски на механічну обробку; технологічні припуски (ливарні ухили, напуски, жолобники); лінії рознімання форми й контури стрижнів і їхніх знакових частин; і установки прибутків (якщо вони необхідні); всі розміри, марку сплаву, і т.п.

Припуски й допуски розмірів виливка

Припуски на механічну обробку призначаються відповідно до ГОСТ 26645-85 "Виливка з металів і сплавів. Допуски розмірів, маси й припуски на механічну обробку". Необхідно використати зазначений ГОСТ 26645-85 у зміненій редакції.

Припуски призначаються на поверхні, що підлягають механічній обробці, позначені значком, над яким є цифра, що вказує розмір шорсткостей поверхні.

Рисунок 23 – Форма у зборці

Таблиця 11 – Класи точності розмірів і мас і ряди припусків на механічну обробку виливків для різних способів лиття (ГОСТ 26645-85)

Примітка: У чисельнику зазначені класи точності розмірів. Менші їхні значення ставляться до простих виливків і умов масового виробництва; виливкам, що виготовляють індивідуально; умовам механізованого серійного виробництва. Класи точності мас варто приймати відповідним класам точності виливків.

Надалі отримані цифри точності виливка використати при призначенні припусків.

Допуски розмірів

Спочатку призначають допуски на розміри, які будуть змінюватися за рахунок припуску. По табл. 12, відповідно до класу точності, призначаємо допуски на кожний розмір.

Приклад. Розрахуємо припуски і допуски для двох розмірів 7 і 24 (числа взяті довільно), по 6 класу точності. Дані вносяться у зведену таблицю.

Зведена таблиця припусків і допусків розмірів виливка

Допуски мас

Верхні граничні відхилення маси виливка зазначені в табл. 13. Використовуючи значення точності маси, отримане з табл. 11, визначаємо верхнє відхилення.

Приклад. Для нашого випадку маємо 11-й клас точності маси, виливок має масу 12 кг. З табл. 13 установлюємо, що відхилення буде становити 10 %, що від маси 12 кг складе 1,2 кг. Коливання маси виливки можуть бути в межах від 12 до 13,2 кг.

Припуски на механічну обробку

Припуски встановлюються на кожний елемент виливка залежно від допуску на розмір, що змінюється від даного припуску. У табл. 14 наведені значення припусків. Для кожного інтервалу значень допусків розмірів виливка в кожному ряді припусків у табл. 14 передбачені два значення основного припуску. Менші значення припуску встановлюють при більше грубих квалітетах точності обробки деталей, більші значення припуску встановлюють при більше точних квалітетах згідно табл. 15.

Значення основних припусків варто відносити до поверхонь виливка, розташованим при заливанні знизу або збоку. На верхні при заливанні поверхні допускається збільшення припусків до значення, що відповідає наступному ряду припусків згідно табл.14

Таблиця 12 – Допуски розмірів виливка, мм (ГОСТ 26645-85)

Т аблиця 13 – Верхні граничні відхилення маси виливків (ГОСТ 26645-86)

Таблиця 14 – Припуски на механічну обробку, мм (ГОСТ 26645-85)

Приклад.

У нашому випадку виливок має 4-й ряд припусків (табл. 14). Припуски призначаємо на поверхні, що змінюють розміри: на розмірі 7 мм із допуском 0,40 мм припуск складе 2,0 мм для більше точного квалітету механічної обробки, на розмірі 24 мм із допуском 0,50 мм припуск складе 2,2 мм для точного квалітету механічної обробки.

Таблиця 15 – Квалітети точності обробки виливків (ГОСТ 26645-85)

Клас точності розмірів виливків	1-3о	3-5о	5-7о	7-9о	9-16о
Квалітет точності розмірів деталей, одержаних механічною обробкою виливків	ІТ9 та грубіше	ІТ10 та грубіше	ІТ11 та грубіше	ІТ12 та грубіше	ІТ13 та грубіше
	ІТ8 та грубіше	ІТ8-ІТ9	ІТ9-ІТ10	ІТ9-ІТ11	ІТ10-ІТ12

Дані заносимо у зведену таблицю, розраховуємо сумарний розмір.

Остаточний вид даних розглянутих прикладів показаний у табл. 16. Інформацію із призначення додаткового припуску див. у ГОСТ 26645-85.

Таблиця16 – Зведена таблиця припусків і допусків розмірів виливка

Призначення формувальних ухилів моделей

Формувальні ухили моделей виконуються на вертикальних формотворних поверхнях моделей для забезпечення гарного витягу моделі без руйнування форми. Величини ухилів призначаються за ГОСТ 3212-80 (табл. 17).

Таблиця 17 – Формувальні ухили дерев'яних модельних комплектів

Формувальні ухили виконуються на вертикальних стінках моделей убік їхнього витягу з форми. Позначення формувальних ухилів на кресленні виливка регламентуються за ГОСТ 3.1125-88 "Правила графічного виконання елементів ливарних форм і виливків". Якщо формувальні ухили на всіх вертикальних стінках моделі одинакові, то величина ухилів може бути обговорена в технічних вимогах на відливку, які вказуються на вільному полі креслення.

Оформлення креслення виливка

Креслення виливка виконується на карті ескізів відповідно до вимог ЕСКД і ГОСТ 3.1125-88 "Правила графічного виконання елементів ливарних форм і виливків". Допускається графічний документ на виливок зображувати на врахованій копії креслення, при цьому елементи виливка варто виконувати червоним кольором.

Всі технологічні вказівки на виливок: припуски, стрижні, литникову систему й інші - показуються на кресленні тонкою лінією. Допускається їхнє кольорове зображення. Литникову систему, необхідно показувати так, щоб було зрозуміло її розташування стосовно виливка. Додатково показуються перетини всіх елементів ливникової системи відповідно до загальтехнічних стандартів. Під кожним перетином робиться напис, у якій вказуються сумарна площа перетинів, кількість даного елемента й площа одного перетину. На вільному полі креслення виливка робиться напис про технічні умови, у якій вказуються інші вимоги, не відбиті на кресленні, у тому числі: точність виливка, формувальні ухили, незазначені радіуси, ливарна усадка сплаву, якщо потрібно - додаткові вимоги до хімічного складу й структури, термообробка, гідравлічні випробування й інші.

Креслення виливка з технологічними вказівками вважається повним, якщо по ньому можна одержати всю інформацію про технології одержання виливка.

Правила графічного зображення виливків

При кресленні виливка варто враховувати всі припуски із вказівкою їхньої величини (див. рис. 19). Внутрішній контур оброблюваних поверхонь, а також отворів, западин і виточень, не виконуваних у лиття, зображують суцільною тонкою лінією. Допускається при нескладних виливках перераховані елементи не зображувати.

Залишки живильників, висікши, стяжок і прибутків, якщо їх не видаляють повністю в ливарному цеху, виконують на зображенні виливка. Лінія відрізки повинна відповідати способу відрізки: при відрізку різцем, дисковою фрезою, пилкою й т.д. її виконують суцільною тонкою лінією, при вогневому різанні або обламуванні - суцільною хвилястою лінією. Усадочні ребра, стяжки, технологічні припливи, проби для випробувань, видаляють не в ливарному цеху, виконують на зображенні виливка повністю суцільною основною лінією. Для проб, що вирізують із тіла виливка, указують розміри, що визначають місце їхньої вирізки. Призначення проби вказують на полку лінії-винесення.