А.Е. Вишняков

Технико-экономическое

обоснование выбора способа

получения заготовки

Завершенность жизни, и краткой и

долгой, определяется только целью,

ради которой она прожита…

1. Общие рекомендации по выбору способа получения заготовки

1.1. УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Технический анализ с целью выбора наиболее рационального способа получения заготовки и ее формы базируется на материале, приведенном в соответствующей технической литературе (список литературы по выбору наиболее распространенных заготовительных процессов дан в методических указаниях по курсовому проектированию [1, 2]) и на результатах изучения передового производственного опыта. Дополнением к этому послужат рекомендации, справочный материал и краткие сведения о способах получения заготовок различными методами литья и горячим деформированием, приведенные в данном пособии.

При выборе способа получения заготовки и определении ее формы необходимо принимать во внимание следующие исходные данные:

• материал детали;

• конструктивная форма детали и ее размеры;

• условия работы детали;

• технические требования (ТТ) к детали, относящиеся к заготовке и ее термообработке;

• годовая программа (тип производства).

При выборе вариантов заготовки необходимо одновременно учитывать все перечисленные исходные данные, так как между ними существует тесная взаимосвязь.

Материал детали. Материал указан в чертеже детали, он выбирается конструктором из условия обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик. В основном от материала, его химического состава, механических и теплофизических характеристик, определяющих технологические свойства, зависит выбор способа получения заготовки и ее формы. По технологическим свойствам металлы и их сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Заготовки из деформируемых металлов и сплавов изготовляют холодной и горячей штамповкой, из литейных - различными методами литья. В связи с этим в расчетно-пояснительной записке должны быть приведены и проанализированы все необходимые данные, характеризующие материал детали: марка материала, его химический состав, механические и теплофизические параметры [3], возможные способы получения заготовки, виды термообработки. Для жаропрочных и титановых сплавов, теплостойких сталей и т.п. целесообразно показать характер изменения механических свойств по температуре.

Конструктивная форма и размеры детали, условия ее работы. При выборе способа получения заготовки и ее формы необходимо учитывать данные технологического анализа конструкции детали и условий ее эксплуатации. Так, обработка деталей сложной конфигурации на металлорежущих станках требует значительной затраты времени и применения специального оборудования и оснастки. Поэтому целесообразно использовать способы получения заготовок, позволяющие максимально приблизить конфигурацию заготовки к требуемой по чертежу детали (объемная штамповка в открытых и закрытых штампах, литье в кокиль, литье по выплавляемым моделям, литье под давлением и др.). При этом необходимо учитывать, что для деталей, работающих в сложных условиях знакопеременных (циклических) напряжений, переход от методов горячего деформирования к литью может привести к существенному снижению несущей способности детали и уменьшению ее работоспособности. Высоконагруженные детали двигателей летательных аппаратов, например, зубчатые колеса, необходимо получать только методами горячего деформирования, поскольку применение операций штамповки (ковки) позволяет обеспечить благоприятное расположение волокон металла, а следовательно, наилучшие прочностные характеристики зубчатых колес.

Технические требования (ТТ) к детали (заготовке). При выборе и назначении способа получения заготовки и определении ее формы обязательно следует учитывать все ТТ к детали, относящиеся к заготовке и ее термообработке. При этом принимается во внимание заданная точность получения заготовки, требования к чистоте поверхностей, категория и группа контроля качества материала и др. Так, если для заготовки из алюминиевого литейного сплава АЛ4 в ТТ к детали задана точность ЛТ6, то заготовка может быть получена литьем либо в землю, либо в кокиль. Если задана точность АЛ5, то предпочтение следует отдать литью в кокиль. Необходимо помнить о том, что если в ТТ указана “группа контроля 1, то необходимо вырезать индивидуальный образец из каждой заготовки и их совместную термообработку производить в одном режиме.* Следовательно, заготовка должна иметь размеры и форму, позволяющие вырезать индивидуальный образец и получить готовую деталь.

В ряде случаев указания в ТТ могут быть определяющими для назначения способа получения заготовки. Так, если в ТТ к детали есть указание о том, что заготовка должна быть получена штамповкой, то использование других способов, в частности способов литья, недопустимо. В отдельных случаях ТТ регламентируют конкретные методы получения заготовки, например, - штамповка с высокотемпературной термомеханической обработкой (ВТМО),** горячее гидродинамическое выдавливание (ГГДВ) [4], литье по выплавляемым моделям, литье с направленной кристаллизацией и т.д. Следовательно, назначение того или иного способа получения заготовки должно выполняться в строгом соответствии с ТТ чертежа детали.

Годовая программа (тип производства). Годовая программа предопределяет тип производства: единичное, мелко-, средне-, крупносерийное и массовое. Для каждого типа производства необходимо соответствующее заготовительное оборудование и оснастка. На основании данных о годовой программе и типе производства производится выбор таких способов получения заготовки, которые обеспечивают необходимую производительность, и принимается решение о целесообразности (или нецелесообразности) применения высокопроизводительного заготовительного оборудования и оснастки (штампов, металлических литейных форм для литья под давлением, кокилей и т. п.). Так, если производство относится к единичному или мелкосерийному, то для получения заготовки из литейного алюминиевого сплава АЛ4 целесообразно литье в землю; если же характер производства средне- или крупносерийный то предпочтение следует отдавать литью в кокиль или под давлением (если это допускается конструкцией детали и условиями ее работы).

* Группы контроля качества материала заготовок регламентируются ОСТом 1.000.21-72 «Термическая и химико-термическая обработка»

**См (3), «Термическая обработка металлов», т. 3, (с. 315-317).

Рассмотрим способы получения заготовок литьем и горячим деформированием.