2.4.11. Обеспечение технологичности литых деталей

Технические требования, предъявляемые к отливкам, подразделяют на общие (регламентирующие размерную и массовую точность, шероховатость поверхности, механические свойства, качество литого металла) и специальные (оценивающие герметичность, коррозионную стойкость, износостой­кость и другие свойства). При оценке технических требований к отливкам руководствуются соответствующими ГОСТами и ОСТами. Кроме того, ряд специальных требований может отражаться в документации (например, в чертежах) на изготовление литых деталей. Если технически сложно или экономически нерентабельно обеспечивать при литье необходимую точность размеров, шероховатость поверхности детали или другие требования, то это достигается последующей обработкой резанием.

В целом точность отливки оценивается, согласно ГОСТ 26645—85 (с изменением №1 от 1989 г.), ее классами размерной точности (КРТ) и точности массы (КТМ), а также степенями коробления (СК) и точности поверхностей (СТП). Обязательными являются требования по соблюдению соответствия отливки заданным классам размерной точности и точности массы.

Размерная точность отливки представляет собой степень соответст­вия фактических и указанных в чертеже (или технических условиях) размеров. ГОСТ 26645—85 предусмотрены 22 класса размерной точности — с 1-го по 16-й (в том числе классы 3т, 5т, 7т, 9т, 11т, 13т). Более высокому числовому значению класса размерной точности соответствуют и большие допуски на размеры отливки, т. е. тем меньшей точностью характеризуется отливка.

Элементы отливки, которые образованы только одной частью формы (или одним стержнем), имеют допуски на раз­меры на 1—2 класса точнее, чем сама отливка. Точность размеров отливки зависит от ее габаритных размеров и слож­ности конфигурации, способа литья, а также химического состава сплава. Чем сложнее форма и больше габаритные размеры отливки, тем сильнее возрастает погрешность при изготовлении литейной формы и модельной осна­стки и, как следствие, тем ниже точность ее размеров.

Каждый способ литья характеризуется рядом факторов, обусловливаю­щих точность отливок. Зависимость класса размерной точности отливок от спосо­ба литья, состава сплава и массы детали определяется по соответствующим справочным данным.

Наибольшая размерная точность отливок достигается при литье под давлением, а наименьшая — при литье в песчаные формы. С увеличением габаритов и массы отливок их размерная точность уменьшается. В большинстве случаев при литье легких сплавов на основе Аl и Mg точность отливок выше, чем при литье сплавов с большей плотностью.

КРТ и СТП определяют по наибольшему габаритному размеру, а КТМ — по номинальной массе отливки. Простые отливки массового автоматизиро­ванного производства имеют меньшие значения КРТ, СТП, КТМ, а сложные отливки единичного и мелкосерийного производства — большие значения.

Количественным критерием сложности конструкции отливки является ее группа сложности. Отливки наибольшей сложности причис­ляют к первой группе. Сопоставление числовых значений классификацион­ных факторов групп большей и меньшей сложности (от первой к шестой) показывает, что с уменьшением максимального габаритного размера (при­чем для отливок с одной и той же массой он может различаться от 4 до 10 раз) и числа стержней (в 2 раза) снижается сложность конструкции. При этом класс максимальной размерной точности повышается от 6 до 3 т.

Пара­метр «категория ответственности» учитывает условия работы литых деталей, которые подразделяются на три категории. Отливки 1-й категории работают в условиях коррозии, износа, воздействия температур и значительных нагру­зок, т. е. в экстремальных условиях, 2-й категории — в нормальных условиях (при средних нагрузках), а 3-й категории — в условиях малых нагрузок. Группу сложности конкретной отливки определяют путем сопоставления ее параметров с характеристиками отливок каждой группы сложности. По числу признаков, не менее четырех, отливку относят к той или иной группе.

Степень коробления. Коробление отливки — это отклонение в относи­тельном расположении поверхностей: отклонения от плоскостности, парал­лельности, перпендикулярности, от заданной формы. Коробление происходит в результате неравномерного охлаждения и усадки металла отливки. При короблении предусматриваются допуски на изменение формы и отклонения в расположении поверхностей отливки, которые регламентируются степенью коробления ее элементов. ГОСТ 26645—85 предусматривает 11 степеней коробления, при этом большему значению степени коробления соответству­ет и большее искажение формы отливки.

С увеличе­нием различия наименьшего и наибольшего размеров отливки степень ко­робления возрастает.

Качество поверхности отливок. Многие эксплуатационные свойства (например, коррозионная стойкость, износостойкость, долговечность, термо­стойкость и др.) в большой степени определяются состоянием поверхности изделий. Качество поверхности отливок оценивается по ГОСТ 26645—85, прежде всего, степенью точности поверхности (СТП) и зависит как от их шероховатости, так и от наличия поверхностных дефектов (пригара, нарос­тов, оксидов, волнистости). Однако в требованиях к шероховатости поверх­ности отливок присутствие поверхностных дефектов литья не оговаривается. В то же время ГОСТ 26645—85 регламентирует минимальный припуск на механическую обработку для устранения дефектов литой поверхности.

На шероховатость поверхно­сти оказывают влияние размер и конфигурация (сложность формы) отливки, состав сплава и способ литья. Наименьшие значения шероховатости поверх­ности отливок достигаются при литье под давлением, по выплавляемым мо­делям и в гипсовые формы.

Согласно ГОСТ 26645—85 степень точности поверхности (СТП) имеет 22 градации. С увеличе­нием порядкового номера СТП возрастают значения критериев шероховатости.

Припуск на обработку отливок резанием обеспечивает получение за­данных размеров, шероховатости поверхности отливки и качества поверхно­стного слоя металла. Припуски на обработку каждой поверхности зависят от класса размерной точности отливки, ее габаритных размеров, формы, распо­ложения обрабатываемых поверхностей, способа литья и состава сплава. Для обеспечения требуемого качества поверхности готовой детали вводят при обработке резанием ряды припусков, которые коррелируются со степенью точности поверхности.

Для устранения неровностей и дефектов литой поверхности, а также уменьшения ее шероховатости предназначен минимальный припуск на обра­ботку поверхности отливки, выбираемый с учетом СТП и рядов припусков. ГОСТ 26645—85 предусмотрен также общий припуск, предназначенный как для устранения погрешностей размеров, формы и расположения поверх­ностей, так и для удаления литейных дефектов обрабатываемой поверхности.

Отклонения массы отливок. Номинальной называется масса отливки с учетом припусков на обработку резанием. Точность массы отливки оцени­вается классом точности массы; число и нумерация которых совпадают с таковыми для классов размерной точности. Допуск на массу отливки уста­навливается, согласно ГОСТ 26645—85, с учетом номинальной массы от­ливки и класса точности массы.

Рассмотренные ранее характеристики точности приводятся также на чертеже отливки в технических требованиях к ней, например: «Точность от­ливки 6-4-6-7 См 0,4 ГОСТ 26645—85», где 6 — класс размерной точности; 4 — степень коробления; 6 — степень точности поверхностей; 7 — класс точно­сти массы; См 0,4 — допуск (в мм) смещения отливки по плоскости разъема.

Если в обозначении точности отливки ряд цифровых значений пока­зателей заменен нулями или данные о смещении отсутствуют, значит, эти характеристики являются ненормируемыми. Например, «Точность отливки 6-0-0-7 ГОСТ 26645—85».

Специальные требования к отливкам вытекают из их функциональ­ных задач и условий эксплуатации.