Титан и сплавы на его основе

Титан - металл серого цвета. Температура плавления титана (1668±5)°С. Титан имеет две аллотропические модификации: до 882°С существует a-титан (плотность 4.505г/см3), который кристаллизуется в гексагональной решетке с периодами а=0.2951нм и с=0.4684нм (с/м=1.587), а при более высоких температурах - b-титан (при 900°С плотность 4.32г/см3), имеющий решетку, период которой а=0.3282нм. Технический титан изготовляют двух марок: ВТ1-00, ВЕ1-0.

Сплавы на основе титана. Сплавы на основе титана получили значительно большее применение, чем технический титан. Легирование титана Fe, Al, Mn, Cr, Sn, V, Si повышает его прочность (в, т), но одновременно снижает пластичность (dy) и вязкость (KCU). Жаропрочность повышают Al, Zr, Mo, а коррозийную стойкость в растворах кислот - Mo, Zr, Nb, Ta и Pd. Титановые сплавы имеют высокую удельную прочность. Как и в железных сплавах, легирующие элементы оказывают большое влияние на полиморфные превращения титана.Обозначаются ВТ и ВТЛ

Сплав ВТ14 (Al - 5.5%, V - 1.2%, Mo - 3.0%) - в=900-1050МПа, =10%.

Алюминий и сплавы на его основе

Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Температура плавления 600°С. Алюминий имеет кристаллическую ГЦК решетку с периодом а=0.4041нм. Наиболее важной особенностью алюминия является низкая плотность - 2.7г/см3 против 7.8г/см3 для железа и 8.94г/см3 для меди. Алюминий обладает электрической проводимостью, составляющей 65% электрической проводимости меди. В зависимости от чистоты различают алюминий особой чистоты: А999 (99.999% Al); высокой чистоты: А995 (99.995% Al), А99, А97, А95 и технической чистоты: А85, А8, А7, А6, А5, А0 (99.0% Al).

Технический алюминий изготавливают в виде листов, профилей, прутков, проволоки и других полуфабрикатов и маркируют АДО и АД1.

Классификация алюминиевых сплавов

Наибольшее распространение получили сплавы Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg и другие.

Все сплавы алюминия можно разделить на деформируемые, предназначенные для получения полуфабрикатов (листов, плит, прутков и т. д.), а также поковок и штамповых заготовок путем прокатки, прессования, ковки и штамповки, и литейные, предназначенные для фасонного литья.

Сплавы алюминия, обладая хорошей технологичностью во всех стадиях передела, малой плотностью, высокой коррозийной стойкостью, при достаточной прочности, пластичности и вязкости нашли широкое применение в авиации, судостроении, строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Деформируемые алюминиевые сплавы упрочняемые термической обработкой

Дуралюмины. Дуралюминами называются сплавы Al-Cu-Mg, в которые дополнительно вводят марганец. Типичным дуралюмином является сплав Д1. Марганец повышает стойкость дуралюмина против коррозии, а присутствуя в виде дисперсных частиц фазы Т, повышает температуру рекристаллизации и улучшает механические свойства. Дуралюмин, изготовляемый в листах, для защиты от коррозии подвергают плакированию, т.е. покрытию тонким слоем алюминия высокой чистоты.

Из сплава Д16 изготовляют обшивки, шпангоуты, стрингера и лонжероны самолетов, силовые каркасы, строительные конструкции, кузова грузовых автомобилей и т.д. Сплав Д16 - т=400МПа, в=540МПа, =11%.

Сплавы авиаль (АВ). Эти сплавы уступают дуралюминам по прочности, но обладают лучшей пластичностью в холодном и горячем состояниях. Авиаль удовлетворительно обрабатывается резанием (после закалки и старения) и сваривается контактной и аргонодуговой сваркой. Сплав обладает высокой общей сопротивляемостью коррозии, но склонен к межкристаллической.

Из сплава АВ (Al-Mg-Si) изготовляют различные полуфабрикаты (листы, трубы и т.д.), используемые для элементов конструкций, несущих умеренные нагрузки, кроме того, лопасти винтов вертолетов, кованые детали двигателей, рамы, двери, для которых требуется высокая пластичность в холодном и горячем состояниях. Сплав АВ - т=200МПа, в=260МПа, =15%.

Высокопрочные сплавы. Предел прочности этих сплавов (Al-Zn-Mg-Cu)достигает 550-700МПа, но при меньшей пластичности, чем у дуралюминов. Представителем высокопрочных алюминиевых сплавов является сплав В95.

При увеличении содержания цинка и магния прочность сплавов повышается, а их пластичность и коррозийная стойкость понижаются. Добавки марганца и хрома улучшают коррозийную стойкость. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируются в холодном состоянии после отжига. Сплав В95 хорощо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, его применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при t<=100-120°С. Сплав В95 рекомендуется для сжатых зон конструкций и для деталей без концентраторов напряжений. Сплав В95 - s0.2=530-550МПа, sв=560-600МПа, d=8%.

Сплавы для ковки и штамповки. Сплавы этого типа отличаются высокой пластичностью и удовлетворительным литейными свойствами, позволяющими получить качественные слитки(Al-Mg-Si-Сu). Сплав АК6 используют для деталей сложной формы и средней прочности, изготовление которых требует высокой пластичности в горячем состоянии. Сплав АК8 рекомендуют для тяжелонагруженных штампованных деталей. Сплав АК8 - т=300МПа, в=480МПа, =10%.

Жаропрочные сплавы. Эти сплавы (Al-Сu-Mn) используют для деталей, работающих при температуре до 300°С. Жаропрочные сплавы имеют более сложный химический состав, чем рассмотренные выше алюминиевые сплавы. Могут дополнительно легироваться железом, никелем и титаном. Сплав Д20 - т=250МПа, в=400МПа, =12%.

Деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой

К этим сплавам относятся сплавы алюминия с марганцем или с магнием. Упрочнение сплавов достигается в результате образования твердого раствора и в меньшей степени избыточных фаз.

Сплавы легко обрабатываются давлением, хорошо свариваются и обладают высокой коррозийной стойкостью. Обработка резанием затруднена.

Сплавы (АМц, АМг2, АМг3) применяют для сварных и клепанных элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки и требующие высокого сопротивления коррозии.

Сплав АМг3 - в=220МПа, т=110МПа, =20%.

Литейные алюминиевые сплавы

Сплавы для фасонного литья должны обладать высокой жидкотекучестью, сравнительно небольшой усадкой, малой склонностью к образованию горячих трещин и пористости в сочетании с хорошими механическими свойствами, сопротивлением коррозии и др.

Конструкционные сплавы Al-Si, Al-Si-Mg (силумины). Отличаются высокими литейными свойствами, а отливки - большой плотностью. Сплавы (АЛ2, АЛ4, АЛ9) сравнительно легко обрабатываются резанием. Заварку дефектов можно производить газовой и аргонодуговой сваркой. Сплав АЛ9 - в=200МПа, т=140МПа, =5%.

Жаропрочные сплавы Al-Cu, Al-Cu-Mn. Эти сплавы (АЛ7, АЛ19) после термической обработки имеют высокие механические свойства при нормальной и повышенных температурах и хорошо обрабатываются резанием. Литейные свойства низкие. Сплав АЛ7 используют для отливки небольших деталей простой формы, сплав склонен к хрупкому разрушению. Сплав АЛ7 - в=240МПа, т=160МПа, =7%.

Корозионностойкие сплавы Al-Mg, Al-Mg-Zn. Имеют низкие литейные свойства. Характерной особенностью этих сплавов является хорошая коррозийная стойкость, повышенные механические свойства и обрабатываемость резанием. Сплавы АЛ8, АЛ27, АЛ13 и АЛ22 предназначены для отливок, работающих во влажной атмосфере, например, в судостроении и авиации. Сплав АЛ8 - в=350МПа, т=170МПа, =10%.

Магний и сплавы на его основе

Магний - металл светло-серого цвета. Характерным свойством магния является его малая плотность (1.74г/см3). Температура плавления магния 650°С. Кристаллическая решетка гексагональная. Технический магний выпускают трех марок МГ90, МГ95 и МГ96. Механические свойства литого магния: в=115МПа, т=25МПа, =8%, 30НВ. На воздухе магний легко воспламеняется. Используется магний в пиротехнике и химической промышленности.

Сплавы на основе магния

Сплавы магния обладают малой плотностью, высокой удельной прочностью, хорошо поглощают вибрации, что определило их широкое использование в авиационной и ракетной технике. Однако сплавы магния имеют низкий модуль нормальной упругости 43000МПа и плохо сопротивляются коррозии.

Литейные сплавы. Широко применяется сплав МЛ5 (Mg-Al-Zn-Mn), в котором сочетаются высокие механические и литейные свойства. Он используется для литья нагруженных крупногабаритных отливок. Сплав МЛ6 обладает лучшими литейными свойствами, чем МЛ5, и предназначается для изготовления тяжелонагруженных деталей. Сплав МЛ5 - в=226МПа, т=85МПа, =5%.(МЛ10, МЛ12)

Деформируемые сплавы. Эти сплавы изготовляют в виде горячекатаных прутков, полос, профилей, а также поковок и штамповых заготовок. Сплав МА1 обладает сравнительно высокой технологической пластичностью, хорошей свариваемостью и коррозионной стойкостью. Сплав МА2-1 обладает достаточно высокими механическими свойствами, хорошей свариваемостью, однако склонен к коррозии под напряжением, поддается всем видам листовой штамповки и легко прокатывается. Сплав МА1 - в=190-220МПа, т=120-140МПа, =5-10%.

Медь и сплавы на ее основе

Медь - металл красного, в изломе розового цвета. Медь хорошо сопротивляется коррозии, легко обрабатывается давлением, но плохо резанием и имеет невысокие литейные свойства из-за большой усадки.

Температура плавления меди 1083°С, плотность 8,94 Мг/м³. Она обладает ГЦК решеткой, диамагнитна и не имеет полиморфизма. Удельное электрическое сопротивление меди равно 0,0178 мкОм-м. Нашей промышленностью производится 11 марок меди с различным содержанием примесей. В электронике применяют бескислородную (б) медь марок МООб (99,99% Си) и МОб (99,97% Си), в электротехнике и металлургии МО (99,95% Си), Ml (99,9% Си), М2 (99,7% Си) и др.

Сплавы на основе меди

Различают две основные группы медных сплавов:

1. латуни - сплавы меди с цинком;

2. бронзы - сплавы меди с другими элементами.

Медные сплавы обладают высокими механическими и техническими свойствами, хорошо сопротивляются коррозии и износу.

Латуни

Деформируемые латуни обозначают (по ГОСТ 15527—70) буквой Л и цифрой, указывающей массовое содержание меди в сплаве в процентах (на­пример, Л96, Л63). Если латунь, легирована наряду с цинком другими эле­ментами, то после буквы Л ставят условное обозначение этих элементов: С - свинец; О — олово; Ж — железо; А — алюминий; К — кремний, Мц — марганец; Н — никель. Числа после букв показывают массовое содержание меди и последующих (согласно буквам) легирующих элементов, кроме цинка (например, ЛАН59-3-2 содержит -59% Си, 3% А1, 2% Ni, Zn — остальное).

Маркировка литейных латуней (по ГОСТ 17711—93) начинается также с буквы Л. После буквенного обозначения основного легирующего элемента (цинк) и каждого последующего (как в сталях) ставится цифра, указывающая его усредненное содержание в сплаве. Например, латунь ЛЦ23А6ЖЗМц2 содержит 23% Zn, 6% А1, 3% Fe и 2% Mn.

По сравнению с медью латуни обладают большей прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью и жидкотекучестью.

В сложных (специальных) латунях общее содержание дополнительных легирующих компонентов обычно не превышает 9%. Многие из них (А1, Mn, Fe, Si и др.) подобно цинку (но с более значительным эффектом) повышают прочность и твердость латуни, однако при этом уменьшают ее пластичность. Добавка свинца приводит к улучшению антифрикционных свойств и обрабатываемости резанием. А1, Mn, Sn, Ni повышают коррозионную стойкость латуней. Нагартованные латуни с содержанием Zn более 20% необходимо отжигать при 250—300°С во избежание коррозионного растрескивания в присутствии влаги, кислорода и аммиака. Латуни подразделяют на деформируемые и литейные в зависимости от технологии получения полуфабрикатов и изделий.

Деформируемые латуни используются при производстве изделий и полуфабрикатов различными способами обработки металлов давлением. Применяемые -латуни (Л96, Л90) обладают высокой пластичностью, теплопроводностью и коррозионной стойкостью. С повышением содержания цинка в - (Л70) и (+β')-латунях (Л62) достигается более высокая прочность (табл. 8.9), но снижается коррозионная стойкость. Эти латуни лучше обрабатываются резанием, чем медь или томпак. Специальные латуни, легированные железом (ЛЖМц59-1-1) или особенно оловом (Л070-1), отличаются высокой коррозионной стойкостью в условиях воздействия атмосферных явлений, а также в пресной и морской воде. «Автоматная» латунь ЛС59-1, обладающая сыпучей стружкой, используется для изготовления деталей, в том числе метизов (винтов, болтов, гаек, шайб и др.), на станках-автоматах.

Литейные латуни используют для фасонного литья. В основном применяют сложнолегированные сплавы. Легирующие элементы по-разному влияют на литейные свойства сплавов. Так, железо и марганец снижают жидкотекучесть латуни, а олово (до 2,5%) ее повышает. Алюминий и кремний (в отдельности) повышают жидкотекучесть двойных латуней. В то же время наличие примесей алюминия в кремнистой латуни ЛЦ16К4 приводит к снижению ее жидкотекучести и способствует возникновению в отливках пористости.

Для литья арматуры часто используют кремнистую латунь ЛЦ16К4, а втулки и сепараторы шариковых и роликовых подшипников льют из свинцовой латуни ЛЦ40С. Необходимо отметить, что некоторые сложнолегированные деформируемые латуни по составу близки к литейным сплавам (например, ЛС 59-1 и ЛЦ40С).

Бронзы

Маркируют бронзы буквами Бр; затем буквами последовательно указывают легирующие элементы и в конце их содержание в сплаве. Так обозначают деформируемые бронзы (по ГОСТ 5017—74, 18175—78). Например, БрОФ6,5-0,4 содержит 6,5% Sn и 0,4% Р, Си — остальное. Обозначение элементов в бронзах то же, что и при маркировке латуней. Кроме того, фосфор обозначают буквой Ф, цинк — Ц, хром — X, бериллий — Б, цирконий — Цр. Маркировка литейных бронз (по ГОСТ 613—79, 493—79) начинается также с букв Бр, а дальше производится аналогично обозначению литейных латуней. Например, БрОЗЦ12С5 содержит 3% Sn, 12% Zn и 5%РЬ.

Оловянные бронзы по структуре бывают однофазными (-твердый раствор олова в меди) и двухфазными, состоящими из - и (Сu₁₈Sn₈)-фаз. Обычно -фаза выделяется при содержании олова, большем 7—9%. Она повышает твердость и хрупкость бронз.

Повышение содержания олова приводит к возрастанию прочности литейных бронз, но с появлением большого количества хрупкой -фазы она резко падает. При этом также заметно снижается пластичность. Легирующие элементы в оловянных бронзах улучшают их литейные свойства (Zn, Р, Ni), повышают твердость, прочность, износостойкость (Р, Ni), коррозионную стойкость (Ni), а также антифрикционные свойства (Р, РЬ). В то же время алюминий и кремний, присутствующие даже в очень малых (сотые доли процента) количествах, резко снижают механические свойства и герметичность отливок.

Деформируемые оловянные бронзы (БрОФ6,5-0,4, БрОЦ4-3, БрОЦС4-4-2,5) имеют однофазную структуру (-твердый раствор), поскольку содержат до 7% Sn. Их дополнительно легируют фосфором (до 0,4%), цинком (до 4%) и свинцом (до 2,5%). Полуфабрикаты (лента, проволока, прутки) поставляются как в нагартованном, так и отожженном виде. Из них изготавливают упругие элементы (пружины, мембраны и др.). По сравнению с литейными деформируемые бронзы характеризуются более высокой прочностью, вязкостью, пластичностью (в отожженном состоянии) и сопротивлением усталости (см. табл. 8.9). По усталостным характеристикам они уступают лишь бериллиевой бронзе.

Литейные оловянные бронзы (БрОЗЦ12С5, БрОЗЦ7С5Н1, Бр05Ц5С5, Бр05С25, БрО10Ф1) имеют двухфазную структуру (а и 5). По сравнению с деформируемыми литейные бронзы содержат большее количество легирующих элементов (цинка, свинца, фосфора). Оловянные бронзы склонны к образованию усадочной пористости, что вызвано широким интервалом (150—200 °С) кристаллизации сплавов. Для них характерна невысокая жидкотекучесть, но в то же время малая линейная усадка. Оловянные бронзы коррозионностойки и обладают высокими антифрикционными свойствами.

В промышленности применяют бронзы, содержащие до 10—12% Sn из-за возрастающей хрупкости при увеличении концентрации олова. Повышение пластичности бронзы достигается гомогенизацией при 700—750 °С с последующим быстрым охлаждением сплава. При этом уменьшается дендритная ликвация в сплаве и его структура приближается к равновесной. Отжиг отливок при 550 °С устраняет внутренние напряжения в них.

Алюминиевые бронзы могут быть как двойными (например, БрА5), так и дополнительно легированными никелем, марганцем, железом и др. Содержащие до 4—5% Аl бронзы характеризуются высокой пластичностью. При ускоренном охлаждении сплавов с 6—8% А1 в структуре наряду с пластичным -твердым раствором алюминия в меди появляется твердая, хрупкая '-фаза (Си₃₂Аl₁₉). Поэтому двухфазные сплавы (+') обладают высокой прочностью, но пониженной пластичностью по сравнению с однофазными (см. табл. 8.9). Никель и железо повышают механические свойства бронз и их износостойкость. Алюминиевые бронзы хорошо пластически деформируются как в холодном (сплавы, содержащие менее 7—8%А1), так и горячем состоянии, коррозионностойки, обладают высокими механическими свойствами. Они имеют хорошие литейные свойства, однако при литье образуется концентрированная усадочная раковина. Устранение ликвации достигается гомогенизацией при 700—750 °С. Алюминиевые бронзы бывают деформируемыми и литейными. Многокомпонентные бронзы (например, БрАЖН10-4-4), содержащие более 9—11% А1, упрочняются закалкой (с температуры 980 °С для указанной марки сплава) и старением (при 400 °С). При этом твердость повышается в два раза (с 200 НВ до 400 НВ).

Кремнистые бронзы (БрКМцЗ-1) характеризуются хорошей прочностью (см. табл. 8.9) и пластичностью. Они немагнитны, морозостойки. Никель и марганец повышают механические и коррозионные свойства кремнистых бронз. Сплавы свариваются, подвергаются пайке.

Бериллиевые бронзы обладают высокими механическими (в частности, упругими) свойствами, стойкостью против крррозии и удовлетворительной электро- и теплопроводностью, хорошо свариваются (см. табл. 8.9). Широко известны бронзы, содержащие 1,6—2,6% Be, 0,2—0,5% Ni, 0,1—0,25% Ti (БрБ2; БрБ2,5; БНТ-1,9; БНТ-1,7, где цифры указывают содержание бе­риллия в масс. %). Бериллиевые бронзы упрочняются закалкой (760—800 °С) со старением (300—350 °С. 2 ч). В результате закалки фиксируется пересыщенный -твердый раствор легирующих элементов в меди. При этом бронза имеет высокую пластичность ( = 30—40%), невысокую прочность (d = 450—560 МПа) и может подвергаться пластической деформации в закаленном состоянии. При старении происходит выделение из пересыщенного -твердого раствора дисперсных частиц -фазы (СuВе). Бронзы БрБ2 и БрБ2,5 после закалки и старения обладают высокой прочностью (в =1250 - 1300 МПа), но малой пластичностью ( = 2—5%). Промежуточная холодная пластическая деформация обеспечивает дополнительное повышение прочности до в = 1400 МПа.

Хромовые бронзы (БрХО,5) обладают высокими механическими свойствами, хорошей электро- и теплопроводностью, повышенной температурой рекристаллизации (450—500 °С). Бронзы содержат 0,4—1% Cr; 0,2% Ag. Серебро повышает механические свойства и температуру рекристаллизации бронз. Бронзы упрочняются закалкой (950 °С) в воде и последующим старением (400 °С, б ч).

Циркониевье бронзы сочетают в себе высокую тепло- и электропроводность, близкую к меди, и жаропрочность (в частности, сопротивление ползучести). Бронзы содержат 0,1—0,8% Zr (БрЦрО,2—БрЦрО,7). Упрочняются они комплексной обработкой: закалкой (920 °С), последующей холодной пластической деформацией (степень деформации до 75%) и старением (450 °С, 1 ч). При старении из -твердого раствора выделяется упрочняющая фаза (Cu₃Zn).

Области применения меди и ее сплавов весьма разнообразны. Чистая медь широко используется в электротехнике, в различного рода теплообменниках. Из высокотехнологичных латуней получают изделия глубокой вытяжкой (радиаторные и конденсаторные трубки, сильфоны, гибкие шланги). Латуни, содержащие свинец, используют при работе в условиях трения (в часовом производстве, в типографских машинах). Оловянные бронзы применяют для литья художественных изделий. При дополнительном легировании фосфором их используют для изготовления деталей, работающих на трение в коррозионной среде: подпятники, подшипники, уплотняющие втулки, пояски поршневых колец, клапаны. Алюминиевые бронзы прежде всего используются в качестве заменителей оловянных. Высокопрочные алюминиевые бронзы идут на изготовление шестерен, втулок, подшипников, пружин, деталей электрооборудования. Из бериллиевой бронзы делают детали точного приборостроения, упругие элементы электронных приборов и устройств, мембраны. Для менее ответственных деталей используют кремнистые бронзы. Хромовые и циркониевые бронзы применяют в двигателестроении (внутренний кожух ЖРД, держатели форсунки и др.).

Содержание отчета.

Студент получает индивидуальное задание и в отчете по работе должен определить:

1. Марку материала.

2. Химический состав.

3. Область применения

Практическое занятие №2

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТОЙ ЗАГОТОВКИ

Цель работы: изучить правила и методику выбора допусков, припусков, определения размеров, назначения технических условий и выполнения чертежа литой заготовки.

Содержание работы:

1. Выбрать способ получения заготовки, определить положение заготовки в форме, назначить напуски.

2. Назначить класс точности заготовки и ряд припусков.

3. Выбрать допуски на размеры заготовки.

4. Выбрать припуски на механическую обработку.

5. Рассчитать размеры заготовки.

6. Назначить технические условия.

7. Выполнить чертеж заготовки

Теоретическая часть.

Исходные данные для проектирования заготовки - чертеж готовой детали, сведения о годовой программе, выпуска, материале детали, ее назначении и др. При разработке чертежа литой заготовки следует оценить ее технологичность. Для этого необходимо, прежде всего, внимательно изучить конструкцию детали, при возможности упростить ее конфигурацию. Необходимо оценить возможность получения внутренних полостей, помня, что увеличение количества стержней существенно повышает трудоемкость изготовления и сборки форм, увеличивает вероятность появления брака по перекосу или искажению размеров из-за неточности установки стержней. Одновременно необходимо оценить и при необходимости откорректировать толщину стенок, их сопряжения и переходы, ребра жесткости и др.

Выбор разъема модели, формы и положения отливки в форме при заливке. Положение отливки в форме и разъем формы должны обеспечивать высокое качество отливки, простоту оснастки, минимальные затраты на ее изготовление, возможность применения средств механизации и автоматизации технологического процесса, минимальные припуски и затраты на механическую обработку. Для обеспечения этого необходимо соблюдать следующие основные условия (рис. 2.1):

1. Наиболее ответственные поверхности деталей должны быть в форме нижними или боковыми например, отверстия цилиндров, втулок (рис. 2.1, а), колец (рис. 2.1,г), шестерен, шкивов, дисков (рис. 2.1, д), так как наилучшее качество отливок достигается на этих поверхностях.

2. Разъем формы должен быть таким, чтобы не было дефектов отливок по перекосам и протяженность заливов на отливках по разъему формы была минимальной, для чего предпочтительно размещать отливки в одной половинке формы (рис. 2.1, а,г,д).

3. Тонкие стенки отливок следует располагать в нижней части формы горизонтально, этим достигается лучшее заполнение формы и устраняются дефекты в виде недоливов, спаев (рис. 2.1, б).

4. Большие плоские поверхности не следует располагать вверху (рис. 2.1, в), так как это приводит к разрушению формы теплоизлучением металла и образованию дефектов в виде ужи мин и песочных раковин, а если это необходимо, то их нужно делить ребрами (рис. 2.1, в).

5. Толстые части отливок следует располагать в форме так, чтобы они были горизонтальными (рис. 2.1, б.г) или вертикальными (рис. 2.1, а), что дает возможность предусматривать над ними прибыли и организовать направленную кристаллизацию металла, устраняющую усадочные дефекты отливок.

6. Отливки необходимо располагать так, чтобы обеспечивался отвод газов из стержней и форм вверх, что предотвращает образование в них газовых раковин.

Затем определяют минимально допустимую толщину стенки, выбираемую в зависимости от материала отливки, его механических и технологических свойств, от способа литья, конфигурации, размеров и назначения отливки. Необходимо стремиться к минимальной толщине стенок. Если толщина стенок завышена, это может привести к появлению усадочных рыхлот, пористости и других дефектов. В конечном итоге по этой причине прочность стенок снижается и увеличивается расход металла. Требуемую прочность и жесткость стенок отливки следует обеспечивать за счет использования ребер жесткости. Если толщина стенок занижена, то отливку трудно получить технологически (возможно незаполнение формы, неслитины, трещины и т. п.). Кроме того, в отливках сложной конфигурации с тонкими стенками за счет усадочных напряжений могут появиться коробления и трещины.

Рисунок 2.1 – Положение отливки в форме

(1 – рекомендуется; 2 – не рекомендуется)

Минимальная толщина стенок назначается так, чтобы обеспечить необходимую расчетную прочность и удовлетворить требованиям технологии выбранного способа литья. Наименьшую толщину стенок определяют в зависимости от приведенного габарита заготовки:

N=. (2l+b+h)/3,

где l, b, h — соответственно длина, ширина и высота заготовки, м.

Для отливок, получаемых литьем в песчаные формы, минимальную толщину стенок определяют по графикам (рис. 2.2). Если приведенный габарит N окажется больше 8, толщину стенок принимают для стальных и чугунных отливок соответственно не менее 40 и 30 мм. При N не более 0,1 минимальную толщину стенок принимают: для алюминиевых сплавов - до 2 мм, для медных оловянных сплавов — 2,5, для безоловянных сплавов — 4 мм.

В зависимости от условий охлаждения и материала отливки в некоторых случаях в полученные толщины стенок вносятся определенные коррективы. Так, толщина внутренних стенок для чугунных и алюминиевых отливок должна быть на 10...20 % меньше толщины наружных стенок. Для отливок из модифицированного и. высокопрочного чугунов толщину стенок увеличивают на 15...20%; по сравнению с отливками из серого чугуна. Если отливка изготавливается из легированных сталей, толщину стенки увеличивают на 20...30 % по сравнению с однотипными отливками из углеродистых сталей.

Если полученная минимальная толщина стенки окажется больше указанной в чертеже, необходимо по согласованию с конструктором произвести соответствующую корректировку. После этого назначают напуски, допуски размеров, припуски на механическую обработку, формовочные уклоны.

Напуски назначают на тех участках отливки, где отверстия, впадины, полости и тому подобное получить способами литья трудно или невозможно. В случае необходимости напуски удаляются затем механической обработкой.

Напуск можно назначать методом «теней» (рис. 2.3). Назначение напусков в «теневых» участках позволяет упростить технологическую оснастку, технологию изготовления и в конечном итоге получить более качественные отливки.

Минимальный диаметр отверстий, выполняемых литьем, выбирают так, чтобы избежать сильного перегрева и пригара стержня к стенкам отверстия. Возможность спекания стержневой смеси и пригара определяется массой окружающего металла, поэтому минимальный размер литых отверстий зависит от толщины стенки (т. е. длины стержня) и может быть определен по формуле:

d_min = d_o+ 0,1s,

где d_o - исходный диаметр, мм; s - толщина стенки, мм.

Исходный диаметр d_o на практике выбирается в зависимости от материала отливки: для медных сплавов - 5 мм, для чугунов. и алюминиевых сплавов - 7, для сталей - 10 мм. Если указанный в чертеже размер отверстия меньше полученного расчетом d_min, отверстие литьем не изготавливают.

Класс точности заготовки и ряд припусков определяется по табл.

Рисунок 2.3 – Определение напусков методом теней

(а – напуски не требуются; б – напуски требуются)

Таблица 2.1 - Классы точности размеров и масс и ряды припусков на механическую обработку отливок для различных способов литья

Литье	Наибольшие габаритные размеры отливки, мм	Металлы и сплавы
		цветные с температурой плавления ниже 700 "С	цветные с температурой плавления выше 700 С, серый чугун	ковкий, высокопрочный и легированный чугун и сталь
1	2	3	4	5
Под давлением в металлические формы	До 100	3т-5 1	3-6 1	4-7т 1
	Св. 100	3-6 1	4-7т 1	5т-7 1
В керамические формы и по выплавляемым и- выжигаемым моделям	До 100	3-6 1	4- 7т 1-2	5т – 7 1-2
	Св. 100	4-7 1-2	5т-7 1 –2	5 – 8 1 – 2

Продолж. табл.2.1.

1	2	3	4	5
В кокиль и под низким давлением в металлические формы с песчаными стержнями и без них, литье в песчаные формы, отверждаемые в контакте с оснасткой	До 100	4 – 9 1 - 2	5т – 10 1 - 3	5 –11 1-3
	Св. 100 до 630	5т-10 1-3	5-11т 1-3	6-11 2-4
	Св. 630	5-11т 1-3	6-11 2-4	7т-12 2-5
В песчаные формы, отверждаемые вне контакта с оснасткой, центробежное, в сварные и сухие песчано-глинистые формы	До 630	6-11 2-4	7т-12 2-4	7-13т 2-5
	Св. 630 до 4000	7-12 2-4	8-13т 3-5	9т-13 3-6
	Св. 4000	8-13т 3-5	9т-13 3-6	9-14 4-6
Примечания: 1. В числителе указаны классы точности размеров и масс, в знаменателе - ряды припусков. Меньшие их значения относятся к простым отливкам и условиям массового автоматизированного производства; большие значения - к сложным, мелкосерийно и индивидуально изготовленным отливкам; средние значения - к отливкам средней сложности и условиям механизированного серийного производства. 2. Классы точности масс следует принимать соответствующими классам точности отливок.

Допуски на линейные размеры отливок назначаются по ГОСТ 26645-85 в зависимости от класса точности и номинального размера. Допуски угловых размеров в пересчете на линейные не должны превышать установленных значений.

Допуски размеров элементов отливки, образованных одной частью формы или одним стержнем, устанавливают на 1...2 класса точнее, а элементов, образованных тремя и более частями формы или несколькими стержнями, - на 1...2 класса грубее.

Для размеров элементов отливки (кроме толщин стенок), расположенных в одной части формы и не подвергаемых механической обработке, предпочтительно несимметричное одностороннее расположение полей допусков «в тело», т. е. для охватывающих элементов (отверстие) - «в плюс», а для охватываемых (вал) -; «в минус». Для размеров всех .остальных элементов отливок, как не подвергаемых механической обработке, так и подвергаемых, рекомендуется симметричное расположение полей допусков. Допуски на размеры отливки приведены в табл.2.2.

Припуски на механическую обработку отливки (на сторону) назначаются по ГОСТ 26645-85 и различают основные и дополнительные.

Основные припуски выбираются в зависимости от допусков на соответствующий размер отливки и ряда припусков. Под номинальным размером при установлении припусков следует понимать номинальное расстояние между обработанной поверхностью и базой её механической обработки, а при обработке поверхностей вращения - их номинальный диаметр. Припуски назначаются по табл.2.3.

Из двух значений припуска, указанных в для каждого интервала допусков, меньшее, устанавливается пои более грубых квалитетах точности обрабатываемых поверхностей, большее - при более точных квалитетах. При повышенных требованиях к точности обрабатываемых поверхностей допускается увеличение основного припуска до ближайшего значения из того же ряда.

Таблица 2.2 - Допуски линейных размеров отливок (мм, не более) во ГОСТ 26645-85

Интервалы номинальных размеров, мм	Класс точности размеров отливок
	1	2		3т		3		4	5т	5	6	7т	7	8	9т
До 4	0,06		0,08		0,1		0.12	0,16	0,2	0,24	0,32	0,4	0,5	0,64		0,8
Св. 4 – 6	0,07		0,09		0,11		0,14	0,18	0,22	0,28	0,36	0,44	0,56	0,7		0,9
» 6 » 10	0,08		0,1		0,12		0,16	0.2	0,24	0,3	0,4	0,5	0,64	0,8		1,0
»10 » 16	0,09		0,11		0,14		0,18	0,22	0,28	0,36	044	0,56	0,7	0,9		1,1
» 16 » 25	0,1		0,12		0,16		0,2	0,24	0,32	0,4	0.5	0,64	0,8	1,0		1,2
» 25 » 40	0,11		0,14		0,18		0,22	0,28	0,36	0,44	0,56	0,7	0,9	1,1		1,4
» 40 » 63	0,12		0,16		0,2		0,24	0,32	0,4	0,5	0,64	0,8	1,0	1,2		1,6
» 63 » 100	0,14		0,18		0,22		0,28	0,36	0,44	0,56	0.7	0:9	1,1	1,4		1.8
» 100 » 160	0,16		0,2		0,24		0,32	0,4	0,5	0,64	0,8	1,0	1,2	1,6		2,0
» 160 » 250	-		-		0,28		0,36	0.44	0,56	0,7	0,9	1,1	1,4	1,8		2,2
» 250 » 400	-		-		0,32		0,4	0,5	0,64	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0		2,4
» 400 » 630	-		-		-		-	0,56	0,7	0,9	1,1	1,4	1,8	2,2		2,8
» 630 » 1000	-		-		-		-	-	0,8	1,0	1,2	1.6	2,0	2,4		3,2
» 1000 » 1600	-		-		-		-	-	-	-	1,4	1,8	2,2	2,8		3,6
» 1600 » 2500	-		-		-		-	-	-	-	-	2,0	2,4	3,2		4,0
» 2500 » 4000	-		-		-		-	-	-	-	-	-	3,2	3,6		4,4
» 4000 » 6300	-	-		-		-		-	-	-	-	-	-	-	5,0
» 6300 » 10000	-	-		-		-		-	-	-	-	-	-	-	-

Продолжение табл 2.2

Интервалы номинальных размеров, мм	Класс точности размеров отливок
	9	10	11т	11	12	13т	13	14	15	16
До 4	1,0	1,2	1,6	2,0	-	-	-	-	-	-
Св. 4 – 6	1,1	1,4	1,8	2,2	2,8	-	-	-	-	-
» 6 » 10	1,2	1,6	2,0	2,4	3.2	4,0	5,0	-	-	-
»10 » 16	1,4	1,8	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7,0	-	-
» 16 » 25	1,6	2,0	2,4	3,2	4,0	50	6,4	8,0	10	12
» 25 » 40	1,8	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7,0	9	11	14
» 40 » 63	2,0	2,4	3,2	4,0	5,0	6,4	8,0	10	12	16
» 63 » 100	2,2	2,8	3,6	4,4	5,6	7,0	9,0	11	14	18
» 100 » 160	2,4	3,2	4,0	5,0	6,4	8,0	10,0	12	16	20
» 160 » 250	2,8	3,6	4,4	5,6	7,0	9,0	11,0	14	18	22
» 250 » 400	3,2	4,0	5,0	6,4	8,0	10,0	12,0	16	20	24
» 400 » 630	3,6	4,4	5,6	7,0	9,0	11,0	14,0	18	22	28
» 630 » 1000	4,0	5,0	6,4	8,0	10,0	12,0	16,0	20	24	32
» 1000 » 1600	4,4	5,6	7,0	9,0	11,0	14,0	18,0	22	28	36
» 1600 » 2500	5,0	6,4	8,0	10,0	12,0	16,0	20	24	32	40
» 2500 » 4000	5,6	7,0	9,0	11,0	14,0	18,0	22	28	36	44
» 4000 » 6300	6,4	8,0	10,0	12,0	16,0	20	24	32	40	50
» 6300 » 10000	8,0	10,0	12,0	16,0	20,0	24	32	40	50	64

Таблица 2.3 - Основные припуски на механическую обработку отливок

(по ГОСТ 26645-85)

Допуск размеров отливок, мм	Основной припуск на сторону для рядов, мм,
	1	2	3	4	5	6
До 0,12	0,2; 0,4	-	-	-	-	-
Св. 0,12 до 0,16	0,3; 0,5	0,6; 0,8	-	-	-	-
» 0,16 » 0,20	0,4; 0,6	0,7; 1,0	1,0; 1,4	-	-	-
» 0,20 » 0,24	0,5; 0,7	0,8; 1,1	1,1; 1,5	-	-	-
» 0,24 » 0,30	0,6; 0,8	0,9; 1,2	1,2; 1,6	1,8; 2,2	2,6; 3,0	-
» 0,30 » 0,40	0,7; 0,9	1,0; 1,3	1,4; 1,8	1,9; 2,4	2,8; 3,2	-
» 0,40 » 0,50	0,8; 1,0	1,1; 1,4	1,5; 2.0	2,0; 2,6	3,0; 3,4	-
» 0,50 » 0,60	0,9; 1,2	1,2; 1,6	1,6; 2,2	2,2; 2,8	3,2; 3,6	-
» 0,60 » 0,80	1,0; 1,4	1,3; 1,8	1,8; 2,4	2,4; 3,0	3,4, 3,8	4,4; 5,0
» 0,80 » 1,0	1,1; 1,6	1,4; 2,0	2,0; 2,8	2,6; 3,2	3,6; 4,0	4,6; 5,5
» 1,0 » 1,2	1,2; 2,0	1,6; 2,4	2,2; 3,0	2,8; 3,4	3,8, 4,2	4,8; 6,0,
» 1,2 » 1,6 »	1,6; 2,4	2,0; 2,8	2,4; 3,2	3,0; 3,8	4,0; 4,6	5,0;6,5
»1,6 » 2,0	2,0; 2,8	2,4; 3,2	2,8; 3,6	3,4; 4,2	4.2; 5,0	5,5; 7,0
» 2,0 » 2,4	2,4; 3,2	2,8; 3,6	3,2; 4,0	3,8; 4,6	4,6; 5,5	6,0; 7,5
» 2,4 » 3,0	2,8; 3,6	3,2; 4,0	3,6; 4.5	4,2; 5,0	5,0; 6,3	6,5;8,0
» 3,0 » 4,0	3,4; 4,5	3,8; 5,0	4,2; 5,5	5,0; 6,5	5,5; 7,0	7,0; 9,0
» 4,0 » 5,0	4,0; 5,5	4,4; 6,0	5,0; 6,5	5,5; 7,5	6,0; 8,0	8,0;10,0
» 5,0 » 6,0	5,0; 7,0	5,5; 7,5	6,0; 8,0	6,5; 8,5.	7,0; 9,5	9,0;11,0
» 6,0 » 8,0	-	6,5; 9,5	7,0; 10,0	7,5;11,0	8,5; 12,0	10,0;13,0
» 8,0 » 10,0	-	-	9,0;12,0	10,0;13,0	11,0;14,0	12,0;15,0
» 10,0 » 12,0	-	-	10,0;13,0	11,0;14,0	12,0;15,0	13,0;16,0
» 12,0 » 16,0	-	-	13,0;15,0	14,0;16,0	15,0;17,0	16,0;19,0
» 16,0 » 20,0	-	-	-	17,0;20,0	18,0;21,0	19,0;22,0
» 20,0 » 24,0	-	-	-	20,0;23,0	21,0;24,0	22,0;25,0
» 24,0 » 30,0	-	-	-	-	26,0;29,0	27,0;30,0
» 30,0 » 40,0	-	-	-	-	-	34,0;37,0
» 40,0 » 50,0	-	-	-	-	-	42,0
» 50,0 » 60,0	-	-	-	-	-	50,0
Примечания: 1. Для каждого интервала значений допусков размеров отливки в каждом ряду припусков предусмотрены два значения основного припуска. 2. Меньшие значения припуска устанавливают при более грубых квалитетах точности обработки деталей, большие значения припуска устанавливают при более точных квалитетах согласно следующим данным' Класс точности размеров отливок 1-3т 3-5т 5-7 7-9т 9-16 Квалитет точности размеров деталей, получаемых механической обработкой отливок ІТ9 и грубее 1Т8 и точнее ІТ10 и грубее 1Т8-1Т9 ІТ11 и грубее ІТ9-ІТ10 ІТ 12 и грубее ІТ9-ІТ11 ІТ13 и грубее ІТ1-ІТ12

Формовочные уклоны назначаются на вертикальных стенках отливки с целью облегчения удаления модели из формы и стержня из стержневого ящика. Уклоны устанавливаются по ГОСТ 3212-80 (табл. 2.4) в зависимости от размеров углублений, высоты формообразующей поверхности, способа литья и вида модельного комплекта.

Таблица 2.4. - Формовочные уклоны модельного комплекта

Высота основной формообразующей поверхности Hв мм (см. рис. 4.6)	Формовочный уклон
	При применении песчаноглинистых смесей и комплекта				При применении смесей, твердеющих в контакте с оснасткой, и комплекта			Для литья по выплавляемым моделям
	металличес- кого, пластмасс- сового		деревян- ного		Металлического для оболочкоцйовой форма	Металлического пластмассового	деревянного	Для наружных (охватываемых) поверхностей	Для внутренних (охватывающих_) поверхностей
	d h	d h	d h	d h
До 10	2о 17	4о34	2о54	5о45	1о43	3о26	4о00	0о30	1о30
10…18	1о36	3о11	1о54	3о49	1о16	2о32	2о52	0о20	1о00
19..30	1о09	2о40	1о31	3о03	0о57	1о54	2о17	0о15	0о45
31…50	0о48	1о42	1о02	2о05	0о41	1о16	1о29	0о15	0о45
51…80	0о34	1о13	0о43	1о26	0о30	0о54	1о04	0о10	0о30
81…120	0о26	0о34	0о32	1о03	0о23	0о40	0о46	0о10	0о30
121…180	0о19	0о38	0о23	1о46	0о17	0о29	0о34	-	-
181…250	0о19	0о37	0о22	0о44	0о14	0о28	0о33	-	-
251…315	0о19	0о37	0о22	0о44	0о14	0о27	0о33	-	-
316…400	0о28	0о36	0о21	0о43	-	0о26	0о32	-	-
401…500	0о17	0о35	0о21	0о44	-	0о26	0о31	-	-
501…630	0о17	0о33	0о19	0о38	-	0о24	0о29	-	-
630…800	0о16	0о32	0о19	0о38	-	0о24	0о29	-	-
801…1000	-	-	0о19	0о38	-	-	0о29	-	-
1001…1250	-	-	0о19	-	-	-	0о29	-	-
1251…1600	-	-	019	-	-	-	0о29	-	-
1601…2000	-	-	019	-	-	-	0о28	-	-
2001…2500	-	-	019	-	-	-	0о28	-	-
Более 2500	-	-	019	-	-	-	028	-	-
Примечания: 1.Уклоны устанавливаются по ГОСТ 3212-80 2. Формовочные уклоны в стержневых ящиках выполняют равными формовочным уклонам соответствующих поверхностей моделей. 3. Предельные отклонения формовочных уклонов назначают по ГОСТ 11961 87. 4. Формовочные уклоны на чертежах изображаются в соответствии с ГОСТ 3212-80.

На обрабатываемых поверхностях уклон устанавливается сверх припуска на механическую обработку, на необрабатываемых и несопрягаемых поверхностях путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки, на необрабатываемых, но сопрягаемых поверхностях - путем уменьшения или увеличения размеров.

Формовочные уклоны могут искажать форму необрабатываемых поверхностей, поэтому на чертеже литой заготовки целесообразно их показывать. Образование уступов не следует допускать.

Радиусы закруглений назначают после формирования контура отливки в местах перехода от одного элемента к другому. Эти радиусы значительной степени определяют качество литой заготовки. Слишком малые радиусы в сопряжениях стенок ведут к трещинам, завышенные - к появлению усадочных рыхлот.

Радиусы закруглений в сопряжениях в зависимости от материала отливки, толщины сопрягаемых стенок и угла, образованного между ними, выбирают по графикам. Соотношения сопрягаемых элементов, а также радиусы закруглений наружных углов следует брать по соответствующим таблицам в справочниках.

Рисунок 2.4 – Графики определения радиусов закруглений R по средней толщине стенки при сопряжении элементов отливок: а - на стали и медных сплавов; б - из чугуна, алюминиевых и магниевых сплавов

Литейные радиусы могут определять по упрощенным формулам:

R=(0,3…0,5)(s₁+s₂)/2,

r=(0,1…0,3)(s₁+s₂)/2,

где R - радиус закругления внутренних углов; r - радиус закругления наружных углов; s₁, s₂ - толщина сопрягаемых стенок.

Предельные отклонения смещения элементов отливки по плоскости разъема определяются по табл. 2.5.

Таблица 2.5 - Предельные отклонения смещения элементов отливки по плоскости разъема

Расстояние между центрирующими устройствами формы, мм	Предельные отклонения смещения, ±мм, не более, для классов точности размеров отливок
	1…3	4...5т	5…6	7…7т	8...9т	9...10	11т 11	12...13т	13...14	15...16
До 630	0,24	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0
630.. .1600	0,30	0,4	0,5	0,6	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,4
1600...4000	0,40	0,5	0,6	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,4	3,0
Св. 4000	0,50	0,6	0,8	1,0	1,2	1,6	2,0	2,4	3,0	4,0

Удаление элементов литниковой системы. Первым этапом обработки отливок после выбивки является освобождение их от элементов литниковой системы. Эти операции выполняются различными методами в зависимости от вида сплава.

Отбивка или отламывание литников и выпоров у чугунных отливок является сравнительно простой операцией, так как чугун хрупок, а литниковая система обычно держится на отливке питателями, сечение которых мало. Часто эта операция выполняется вручную при помощи кувалды.

Для потока разнообразных отливок небольшого веса используются отбивные барабаны, в которых могут быть совмещены во времени три операции: отбивка литников, выбивка стержней и очистка отливок.

При крупносерийном и массовом производстве стальных отливок для ломки прибылей используют механические и гидравлические прессы.

Удаление прибылей и других элементов литниковых систем выполняют резкой абразивными кругами с помощью ручного механизированного инструмента и на специальных абразивных отрезных станках.

Для отрезки прибыльных частей небольших стальных и чугунных слитков и болванок используют ножовочные станки. Для отрезки литников и питателей отливок, главным образом из алюминиевых и магниевых сплавов, используются ленточные пилы.

Для отделения элементов литниковых систем, главным образом у крупных отливок, широко применяют ацетиленокислородную (газовую) и воздушно-дуговую резку. Ацетиленокислородную резку используют, в основном, для резки стальных отливок и отливок из высокопрочного чугуна со сфероидальным графитом, воздушно-дуговую резку для высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов.

Очистка заготовок. В настоящее время наиболее распространены универсальные методы очистки - в галтовочных барабанах, струей металлическихабразивов (дробеметная и дробеструйная) и вибрационная. В отдельных случаях применяют химическую, электрохимическую, термическую, ультразвуковую и газопламенную очистку отливок.

Термическая обработка литых заготовок перед обработкой резанием. Для повышения обрабатываемости резанием и стабилизации размеров литые заготовки подвергают термообработке. Характер термообработки зависит от вида литейного сплава, способа литья, размеров отливки и других факторов.

Термическая обработка чугуна применяется для изменения структуры металлической основы чугуна (матрицы), степени графитизации, снижения остаточных напряжений, стабилизации размеров. При этом форма графита в чугуне не изменяется.

Графитизирующий отжиг используют для разложения карбидов (устранения отбела) в отливках из всех видов чугуна и снижения твердости поверхностного слоя. Он производится при температуре 850...980°С. Продолжительность отжига зависит от размеров отливки, толщины стенок, химического состава чугуна и обычно принимается из расчета I ч на каждые 25 мм толщины стенки отливки.

Для снижения твердости по всему сечению отливки и получения ферритной структуры матрицы производят вторую стадию отжига при температуре 700...720°С. Переход с температуры 850...980 °С до 720 °С желательно проводить медленно. Это позволяет получить больше феррита и придает большую пластичность отливке. Окончательное охлаждение отливок в интервале температур 500...300°С стремятся производить быстро во избежание отпускной хрупкости.

Нормализация чугуна производится при температуре 850... 950 °С с целью получения отливок повышенной прочности и износостойкости, т. е. получения отливок со структурой перлита. Одновременно происходит измельчение перлита и частичное снятие остаточных напряжений. После полного прогрева отливки выдерживаются в печи еще 30... 120 мин с целью выравнивания структур по всему объему. Охлаждение производится на воздухе. Используя нормализацию, можно повысить марку чугуна примерно на два класса.

Отпуск как самостоятельный вид термообработки применяют только для снятия остаточных напряжений отливок из серого чугуна. При этом их нагревают до температуры 500...550°С, выдерживают 2...8 ч и охлаждают вместе с печью.

Стальные отливки обычно имеют крупнозернистую неоднородную структуру и низкую пластичность. В зависимости от химического состава стальное литье отжигают при температуре 850... 900 °С с выдержкой в течение 2...4 ч и охлаждают с печью. В этом случае получают наибольшую пластичность и минимальный уровень внутренних напряжений.

При нормализации отливки нагревают до той же температуры, выдерживают 4...5 ч, а затем охлаждают на воздухе. Это приводит к выравниванию и измельчению структуры.

Термическая обработка отливок из цветных металлов применяется редко, в основном не для улучшения обрабатываемости резанием, а для улучшения механических свойств заготовки. Вид термической обработки указывается в технических условиях на отливку. Для снятия остаточных напряжений, возникающих в крупных отливках с неравномерным сечением стенок, применяют отпуск. Режим отпуска зависит от вида сплава, толщины стенок и конфигурации отливок.

Чертеж литой заготовки выполняется в соответствии с правилами ЕСКД. Чертеж отливки должен содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и приемки отливки. Исходным документом является чертеж готовой детали. В единичном производстве чертеж отливки делают на копии чертежа детали, при этом элементы отливки выполняются красным цветом.

Вначале на чертеже детали указываются напуски. Затем на все обрабатываемые поверхности назначают припуски, определенные в соответствии с приведенными выше правилами.

После определения положения отливки в форме и линии разъема формы устанавливают литейные уклоны и назначают радиусы округлений.

С учетом возможных формы, размеров и положения стержней определяются конфигурация и размеры внутренних поверхностей (отверстий).

Остатки питателей, выпоров, прибылей и других подобных элементов, если они не удаляются полностью в литейном цехе, также изображаются на чертеже отливки. При этом, если они обрезаны резцом, фрезой или пилой, линяя отрезки изображается сплошной тонкой прямой линией; если огневой резкой или обламыванием - то волнистой.

На чертежу условными обозначениями показываются черновые базы ( ) положение поверхности разъема ( ),над которой указывается буквенное обозначение разъема - МФ и направление разъема формы ( ).

Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами В (верх) и Н (низ). Буквы проставляют у стрелок, показывающих направление разъема формы

При простановке размеров с комплектом черновых баз связывают соответствующие необрабатываемые поверхности; при этом следует избегать простановки размеров цепочкой. Если невозможно каждый из размеров связать с черновой базой, необходимо стремиться к тому, чтобы число дополнительных размеров было минимальным. Над размерной линией указываются размеры заготовки с допусками, под размерной линией соответствующий размер детали

По каждой из трех осей координат необходимо связать черновую базу с соответствующей базой чистовой обработки только одним размером. В противном случае при простановке между обрабатываемой и необрабатываемой поверхностями по одному координатному направлению двух и более размеров их допуски суммируются. В качестве замыкающего размера обычно выбирается толщина фланца, прилива или другого неответственного элемента, которая будет колебаться в пределах суммы допусков на цепочку размеров.

Все обрабатываемые поверхности рекомендуется связать с базой чистовой механической обработки. Связывать с ней необрабатываемые поверхности нежелательно.

Назначение технических условий.

В технических условиях на отливку необходимо указать следующие требования.

1. Класс точности размеров, класс точности массы, степень коробления и ряд припусков на механическую обработку. Для разных размеров одной и той же отливки допускается применение различных классов точности в зависимости от требований, предъявляемых к соответствующим поверхностям, и условий их получения.

2. Неуказанные на чертеже радиусы закруглений, формовочные уклоны и т. п.

3. Допускаемое смещение опок (чаще всего указывается на чертежах крупных корпусных деталей).

4. Требования к материалу отливки или сведения о допускаемом его заменителе.

5. Указания по виду термической обработки, установленные пределы твердости, методы и место ее замера.

6. Сведения о виде, количестве, размерах и местах расположения допускаемых литейных дефектов (усадочная пористость, раковины, трещины и т. п.). Если разрешается устранение определенных дефектов, то указываются их виды и допускаемые способы устранения.

7. Способ очистки заготовки

Пример чертежа литой заготовки на рис. 2.5.

Содержание отчета.

Студент получает индивидуальное задание и в отчете по работе должен представить:

1. Выбранные класс точности отливки и ряд припусков.

2. Результаты выбора допусков на размеры заготовки, припусков и расчетов размеров заготовки представить в виде таблицы (табл. 2.6).

Таблица 2.6 – Расчет размеров заготовки

Размер детали, мм	Допуск размера заготовки, мм	Припуск, мм	Размер заготовки, мм

3. Технические условия на отливку.

4. Чертеж заготовки.

Рисунок 2.5 – Пример чертежа литой заготовки

Практическое занятие №3

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ШТАМПОВАННОЙ ЗАГОТОВКИ

Цель работы: изучить правила и методику выбора допусков, припусков, определения размеров, назначения технических условий и выполнения чертежа штампованной заготовки.

Содержание работы:

1. Определить положение заготовки в штампе, назначить напуски.

2. Определить исходный индекс заготовки.

3. Выбрать допуски на размеры заготовки.

4. Выбрать припуски на механическую обработку.

5. Рассчитать размеры заготовки.

6. Назначить технические требования.

7. Выполнить чертеж заготовки

Теоретическая часть.

Исходной информацией для проектирования поковки являются:

- чертеж детали с указанными на нем размерами, предельными отклонениями размеров, шероховатостью поверхностей и маркой материала;

- программа выпуска деталей и серийность производства;

- условия эксплуатации детали;

- основные сведения о технологии обработки поковки после штамповки.

Конструктивные параметры штамповок определяются по ГОСТ 7505-89.

В начале проектирования определяют способ штамповки, который может существенно повлиять на конструкцию, размеры и точность поковки, особенно если она штампуется на горизонтально-ковочных машинах или гидравлических прессах. Способ штамповки выбирается, исходя из конструктивных размеров и формы готовой детали, технических условий на ее изготовление, характера течения металла в штампе, типа производства, а также из возможностей различных способов штамповки (на молотах, кривошипных горячештамповочных или гидравлических прессах» на горизонтально-ковочных машинах и др.).