ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"
Кафедра физики, химии и технологии литейных
процессов
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к проведению практических занятий и выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Конструирование отливок», дипломному проектированию по специальности
150104 «Литейное производство черных и цветных металлов» и по направлению 150400.62 «Металлургия»,
профилю «Технология литейных процессов»
очной формы обучения
Воронеж 2012
Составитель канд. техн. наук Л.С. Печенкина
УДК 621.74
Технологичность конструкции изделия: методические указания к проведению практических занятий и выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Конструирование отливок», дипломному проектированию по специальности 150104 «Литейное производство черных и цветных металлов» и по направлению 150400.62 «Металлургия», профилю «Технология литейных процессов» очной формы обучения / ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"; сост. Л.С. Печенкина. Воронеж, 2012. 56 с.
В методических указаниях приведены методики расчета и выбора конструктивных элементов литых деталей в зависимости от материала и условий эксплуатации.
Методические указания предназначены для использования студентами при изучении курса «Конструирование отливок», при выполнении курсовых работ и дипломных проектов.
Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word 2003 и содержатся в файле Мет. указ. ТКИ.doc.
Табл. 12. Ил. 48. Библиогр.: 7 назв.
Рецензент канд. физ.-мат. наук, доц. А.А. Лукин
Ответственный за выпуск зав. кафедрой д-р физ.-мат. наук, проф. А.А. Щетинин
Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
©ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный
технический университет", 2012
1. Выбор материала для отливок
Основными факторами, определяющими выбор материала для отливок, являются механические. Физико-химические, технологические свойства и стоимость сплава. Правильно выбранный материал должен обеспечивать надежную и долговечную работу литой детали при минимальной стоимости сплава и минимальных затратах на технологические процессы литья и механическую обработку отливок.
Выбор материала, обеспечивающего прочность и надежность работы детали, производится в зависимости от величины и характера нагрузок, действующих на деталь во время её работы. По этим нагрузкам расчетом определяют максимальные напряжения, возникающие в опасных сечениях детали, а затем, принимая соответствующий запас прочности литой детали, устанавливают допускаемое напряжение в материале.
Материал для литой детали выбирается путем сопоставления полученного допускаемого напряжения с величинами показателей механических свойств различных сплавов, установленных соответствующими государственными стандартами (ГОСТ). Наиболее распространенными материалами для машиностроительных деталей являются чугун, сталь и алюминиевые сплавы. Меньшее применение для отливок имеют сплавы на медной основе - бронзы и латуни, а также магниевые и цинковые сплавы. В последнее время в промышленности начинают осваиваться отливки из титановых сплавов.
Для предварительного, ориентировочного выбора материала отливок, обеспечивающего прочность литых деталей, можно пользоваться сводной таблицей, где приведены минимальные и максимальные значения показателей прочности литейных сплавов.
При выборе материала для изготовления литых деталей необходимо учитывать, что расчет на прочность (определение допускаемых напряжений в материале) ведется, исходя из статических нагрузок на деталь. Поэтому для обеспечения надежной работы детали в эксплуатации обязательно нужно учитывать, подвергается ли деталь воздействию динамических и знакопеременных нагрузок.
При воздействии на литые детали динамических нагрузок следует выбирать материал, обладающий необходимым сочетанием показателей прочностных свойств сплава (Gв, Gт, НВ), с показателями его пластичности и вязкости (δ, ψ, α н).
Окончательный выбор и уточнение марки сплава для отливок производится на основании анализа механических, технологических свойств сплавов и их стоимости.
Механические свойства литейных сплавов
Наименование сплава |
Предел прочности при растяжении |
Предел текучести при растяжении |
Предел прочности при изгибе |
Относительное удлинение |
Ударная вязкость |
МПа |
% |
Дж/ см2 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Серый чугун |
100-450
|
-
|
280-650
|
-
|
-
|
Ковкий чугун |
300-800
|
-
|
-
|
1,5-12
|
-
|
Высокопрочный чугун с шаровидным графитом |
380-1200 |
240-900 |
- |
2-17 |
13-60 |
Продолжение таблицы
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Легированный чугун |
40-500
|
-
|
100-700
|
2-25
|
-
|
Углеродистая сталь |
400-860
|
200-470
|
-
|
10-24
|
25-50
|
Легированная сталь |
450-1400
|
280-1200
|
-
|
5-30
|
40-50
|
Высоколегированная сталь |
450-1150
|
180-900
|
-
|
3-50
|
15-250
|
Бронзы оловянные |
150-210
|
-
|
-
|
8-4
|
-
|
Бронзы безоловянные |
58,7-607
|
-
|
-
|
2-20
|
-
|
Алюминиевые сплавы |
120-350
|
- |
-
|
0,5-15
|
-
|
Магниевые сплавы |
117-235 |
83-176
|
-
|
1-6
|
-
|
Латуни
|
150-700 |
140-300 |
- |
4-20 |
- |
Цинковые сплавы |
200-580 |
- |
5-30 |
- |
- |