2.3 Толщины стенок отливки и их сопряжение

Толщина стенки отливки должна обеспечивать служебные свойства детали и необходимо стремиться обеспечить минимальную толщину ее для того, чтобы иметь низкую металлоемкость де­тали, а значит и узла. Получение тонкостенных отливок повышает конкурентоспособность литейного производства.

Необходимо понимать, что увеличение толщины стенки де­тали не ведет к такому же увеличению прочностных и других слу­жебных характеристик, так как литые детали с увеличением тол­щины стенки снижают удельную прочность из-за развития в них усадочных рыхлот, а возможно и раковин, а также ликвационных процессов. Это хорошо иллюстрируется изменением прочности деталей из серого чугуна при увеличении толщины стенки отливки (ГОСТ 1412-88).

Расчетная толщина стенки может оказаться достаточно тон­кой и она не может отлиться традиционными методами из-за не­достаточной жидкотекучести сплава. Тонкие стенки можно полу­чать лишь при применении специальных способов литья - литья под давлением, V-процесс, литье по выплавляемым моделям.

N=(2L+B+H)/3=(2*0,24+0,08+0,12)/3=0.2267

Исходя из рис.1 получаем, что минимально допустимая стенка для отливки из стали равна 4мм

Рисунок 1 – Зависимость наименьшей толщины стенки отливки от приведенного размера Nпри литье в песчаные формы.

1 – сталь; 2 – медный сплав ; 3 – чугун; 4 – алюминиевые сплавы

Расчет радиусов закругления:

R=0.4h

R₁==0.4*(70-10)=24 мм

R₂=0.4(100-10)=36мм

2.4 Литье отверстии в стенках отливки

Выполнять литые отверстия можно в том случае, если они не связаны жесткими осевыми допусками. В целом необходимо стремиться выполнять литые отверстия, что снижает затраты на изготовление детали. Однако существуют ограничения по выпол­нению литых отверстий малого диаметра из-за сильного пригара, образующегося на стенках отверстия, который очень трудно уда­лить, что ведет к резкому износу инструмента.

Таблица 3 - Минимальный диаметр в зависимости от способа его изготовления и толщины стенки

Способ выполнения отверстия	Минимальный диаметр отверстия в зависимости от толщины стенки S, mm
	до 10	11-20	21-30	31-40	41-50	51-60	61-75	76-100
Болваны в металличе­ских моделях и стержневых ящиках при фор­мовочном уклоне 3°	1.7S	1.6S	1,53	1.45S	1,43	1.35S	1.3S	1,2S
Болваны в металличе­ских и деревянных моделях и стержневых ящиках при формовочном уклоне 30°	0.8S	0.75S	0.7S	0.65S	0.6S	0.55S	0.5S	-
Стержнем	8	10	12	14	16	18	20	20

Выбор минимальной величины выполняемого отверстия будет зависеть от серийности производства, свойств сплава, способа фор­мовки, метода изготовления стержней и вида стержневой смеси.

В стальных отливках отверстия должны быть большего диаметра чем чугунных, из-за большей активности стали и более высоких темпе­ратур заливки.

D=0.8*S=0.8*4=3.2 мм

3.1 Конструирование отливок с учетом предохранения их от образования трещин и коробления

Под воздействием внутренних напряжений, которые подразде­ляются на термические, усадочные (механические) и фазовые, про­исходит или деформация отливки, или даже образование трещины

В зависимости от места возникновения знаки напряжении могут бьггь растягивающими (+) или сжимающими (-). Это показано в табл. 4

Таблица 4 - Знаки напряжений, возникающих в различных частях отливки на разных стадиях технологического процесса

Место возникновения напряжений	Термическое	Усадочное		Фазовое
		Перед выбивкой	После выбивки	Превращение α-γ	Графитизация
В тонких сечениях и во внешних слоях отливки	-	+	- или 0	+ -	+
В толстых сечениях и во внутренних слоях отливки	+	+	- или 0	- +	-

Из табл. 4 следует, что термические напряжения вызывают сжатие в тонких сечениях отливки и растяжение в ее толстых частях.

Усадочные напряжения в отливках, перед выбивкой их из формы как в тонких, так и толстых сечениях являются растяги­вающими. После выбивки они или полностью исчезают, или ста­новятся слаборастягивающими.

Фазовые напряжения в оливках разного сечения могут быть как растягивающими, так и сжимающими, в зависимости от проис­ходящих в сечении отливки фазовых превращений. Графитизация вызывает в тонких сечениях растягивающие напряжения а в тол­стых, наоборот, сжимающие.

Наибольшую вероятность образования трещины в отливке имеют толстые сечения, где складываются как термические, так и усадочные напряжения. Значит, в толстостенных отливках образо­вание трещины наиболее вероятно и чрезмерное увеличение толщины стенки может даже быть вредным. Разнонаправленные напряжения зачастую компенсируют друг друга и не провоцируют образования трещины.