книги из ГПНТБ / Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов

металла в литниковой чаше. На рис. 131, 132 эти воображаемые столбы жидкости заштрихованы в клетку.

Например, рассчитаем груз для формы, приведенной иа рис. 131.

Рис. 131. К расчету груза

Расчет груза и крепления форм. Для определения груза или усилия, по которому должно быть выбрано крепление формы, необходимо подсчитать силу действия жидкого металла на верхнюю опоку. Так, для чугунной плиты (рис. 131) сила действия металла на верхнюю опоку при удельном весе его у = 7,0 кгс/дм3. составит

Ря = Fhy = 20 • 20 • 3 • 7 = 8400 кгс,

где F — площадь проекции отливки.

Полученное значение Р„ необходимо несколько увеличить для предотвращения раскрытия формы от динамического воздействия металла на форму при заливке и неравномерности распределения действия металла по площади опоки.

Рассчитаем сцлу воздействия жидкого металла' на верхнюю опоку формы цилиндра при горизонтальной заливке (см. рис. 132). Примем удельный вес жидкого чугуна у — 7 кгс/дм3.

180

Сила действия жидкого , чугуна на внутреннюю поверхность формы соответствует весу чугуна. Внешний диаметр трубы d = = 1400 мм, длина / = 2000 мм, высота уровня металла h — 1000 мм:

и испытывает действие металла снизу вверх, то сила этого действия равна весу жидкости, вытесненной стержнем, например:

p = />H+ p CT= 8820+ 18 590 = 27 410 кгс.

Для определения усилия, которое должно выдержать крепле­ ние опок, из полученной величины Р нужно вычесть вес верхней опоки. Найденное усилие следует увеличить на 30—40%, так как необходимо учитывать гидравлический удар металла при заливке формы.

Г Л А В А V I I I

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

§ 1. КОНСТРУИРОВАНИЕ отливок

При конструировании литых деталей необходимо стремиться к максимальному уменьшению их массы, размеров и упрощению конфигурации исходя из требуемой расчетной.прочности. При этом следует учитывать: 1) литейные свойства сплава (усадку, жидкотекучесть, склонность к горячим трещинам, ликвацию и т. д.); 2) удобство механической обработки; 3) удобство и простоту фор­ мовки; 4) удобство обрубки и очистки отливки.

При конструировании литых деталей необходимо предусматри­ вать .минимальное число разъемов модели или формы, причем по­ верхность разъема рекомендуется делать плоской; ограничивать число выступающих частей, особенно тех, которые на моделях вы­ полняют отъемными. Полости деталей рекомендуется конструиро­ вать так, чтобы их можно было оформить без стержней или с мини­ мальным их числом.

Смежные полости детали необходимо соединять окнами для обеспечения устойчивого положения стержня в форме, а следова­ тельно, и точности размеров литой детали.

181

, В отливках необходимо предусматривать отверстия под знаки стержней' (рис. 133, а) и по возможности избегать установки под­ весных стержней на жеребейках (рис. 133, б). Вообще применять

Рис. 133. Положение стержней в отливках

в

а)

Рис. 134. Примеры конструкций отливок

дется выполнять сложный разъем подрезкой или применением фальшивой опоки или фасонной модельной плиты. Но разъем формы упростится/если изменить конструкцию отливок так, как показано на рис. 134, а.

Особо сложные детали целесообразно упрощать делением на части простой конфигурации, изготовляемые отдельно и соедиияе-

182

Рис. 136. Рекомендуемое расположение ребер жесткости на отливках

отливках

183

мые сваркой (сварно-литые конструкции) или болтами (сборные конструкции).

Отливка значительных размеров не должна иметь тонких сте­ нок, так как металл полностью не заполнит форму. Отливка не должна иметь острых углов и резких переходов от толстых стенок к тонким, так как в этих' местах образуются внутренние напряже­ ния, вызывающие появление трещин. Сопряжения стенок необхо­ димо выполнять галтелями (рис. 135). Стенки отливки должны быть равномерной толщины'и не иметь местных утолщений, так как в по­ следних появляется рыхлота усадочного происхождения.

При большом числе пересекающихся ребер в отливке (рис. 136) их следует объединять кольцевым ребром. Бобышки, платнки, приливы необходимо выполнять так, чтобы не затруднять извлече­

Их придется выполнять отъемными частями пли с помощью стерж­ ней. Более технологична конструкция бобышек, приведенных на рис. 137, б.

§ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМОВКИ

Основной задачей при проектировании литейной технологии' является выбор способов производства, обеспечивающих высокие технико-экономические показатели и необходимые эксплуатацион­ ные качества литых детален. При оценке того пли иного техноло­ гического процесса следует учитывать затраты на получение отли­ вок в литейном цехе и механическую обработку. Поэтому необхо­ димо максимально уменьшать припуски на механическую обра­ ботку, упрощать технологический процесс формовки, использовать существующее производственное и вспомогательное оборудование.

При разработке технологического процесса изготовления литей­ ной формы для той или иной конкретной отливки необходимо опре­ делить следующее: 1) способ формовки; 2) поверхность разъема формы; 3) способы установки стержней в форму; 4) конструкцию литниковой системы; 5) способ сборки формы; 6) положение формы при заливке ее металлом; 7) габаритные размеры опок; 8) положе­ ние модели на модельной плите при машинной формовке и в опоке при ручной формовке. Кроме этого, необходимо разработать чертеж отливки.

Технолог-литейщик совместно с конструктором должен изу­ чить конструкцию детали с целью улучшения ее технологичности. В -случае необходимости следует увеличить галтели, выравнять толщину стенок и устранить резкие переходы от толстой части от­ ливки к тонкой.

При выборе положения отливки в форме следует наиболее от­ ветственные части располагать в нижней части формы, так как металл в них получается более плотным. Кроме того, необходимо соблюдать правила:

184

1) положение отливки в форме при заливке и затвердевании должно обеспечивать направленное затвердевание металла;

2) обрабатываемые поверхности отливки следует располагать

внижних частях формы, вертикально или наклонно;

3)поверхности отливки, служащие базой при механической об­ работке, должны находиться в одной полуформе;

Рис. 138. Примеры правильного положения формы при заливке металла

4) очень длинные отливки необходимо заливать в наклонном положении, а отливки цилиндрической формы, внешние и внутрен­ ние поверхности которых подвергаются механической-обработке, — в вертикальном положении.

На рис. 138, а показан способ заливки формы в наклонном по­ ложении, при котором достигается хорошая плотность металла при минимальном его расходе на прибыль. Вертикальный способ за­ ливки (рис. 138, б) стальных и чугунных втулок, крановых бараба: нов и других деталей обеспечивает получение плотной отливки и правильное питание ее при затвердевании.

При изготовлении тонкостенного картера из чугуна (рис. 138, в) обрабатываемый фланец следует располагать внизу*, так как бол­

185

ван в нижней полуформе более устойчив, чем в верхней, а из

t

стержней, а также согласование технологического процесса полу­ чения отливки с ее механической обработкой.

3.Выбранный разъем формы должен обеспечивать удобство уплотнения и сборки формы, надежность установки стержней и удобство контроля их положения в форме.

4.В форме должно быть минимальное число стержней (для уменьшения числа стержней следует применять болваны).

При машинной формовке выбор поверхности разъема формы зависит от типа имеющихся формовочных машин.

Выступающие части формы (болваны) не должны быть высо­ кими, иначе может произойти обвал формы. Практикой установлены следующие соотношения размеров болванов (рис. 140) для форм:

186

нижних Н sg D и верхних H ^ 0 , 3 D . При ручной формовке эти соотношения уменьшают до 50%, а в случаях больших соотноше­ ний. H/D применяют стержни.

При определении границ стержней необходимо стремиться к тому, чтобы в процессе изготовления небольшие и средние стержни кантовались не более одного раза. Стержень после извлечения его из ящика должен укладываться на сушильной плите в таком положении, в каком его ставят в форму. В этом случае красить, транспортиро­ вать стержень значительно легче. При разработке конструкции ящика для изготовления крупногостержня, транспортируемого краном, стремятся устранить операцию кантовки.

Выбранные границы стержня должны обеспечить удобную уста­ новку его в форму и контроль всех размеров. Например, при сборке формы (рис. 141) сначала устанавливают стержни Cm. 1, а затем Cm. 2 и Cm. 3. Стержни Cm. 2 и Cm. 3 нельзя объединить, так как общий стержень невозможно установить в форму. Для удобства установки стержня Cm. 2 в форму размеры знаков стержня Cm. 3 должны быть больше углубления, а в стержне Cm. 1 на 15 мм.

Две небольшие полости в отливке, соединенные каналом, полу­ чают с помощью двух стержней, при использовании одного стержня возможна поломка тонкой перемычки Ь стержня (рис. 142).

Деление сложных стержней на части позволяет применять ма­ шинный способ изготовления их с последующей склейкой или сборкой. При определении границ стержней следует учитывать конфигурацию отливок и габаритные размеры, определяющие рас­ ход смесей на их изготовление. Повышенная прочность смесей в су­ хом состоянии позволяет изготовлять пустотелые стержни вместо сплошных. При этом улучшается газопроницаемость стержней, сокращаются продолжительность их сушки и расход формовочной

187

смеси. Для отливок, в которых необходимо получить особо чистые внутренние поверхности, желательно применять оболочковые стер­ жни из смесей на основе кварцевых пли цирконовых песков и пульвербакелнта в качестве связующего.

При выборе способа формовки следует стремиться к изготовле­ нию форм и стержней на.машинах: отливки получаются с минималь­ ными припусками на механическую обработку и -с более чистой поверхностью.

Габаритные размеры опок определяются габаритными разме­ рами модели, числом моделей и их расположением в опоке, разме­ рами литниковых систем н стержневых знаков.

Необходимо учитывать также массу собранной полуформы, грузоподъемность кранов, размеры формовочного стола на маши­ нах п имеющихся -опок. Кроме того, следует учитывать: 1) тол­ щину слоя формовочной смеси вокруг отливки, который не разру­ шался бы в процессе заливки металла в форму (расстояние от отливки или модели до стенки опоки должно быть для опок: мел­ ких 30—50 мм, средних 50— 100 мм, крупных 100—150 мм); 2) рас­ стояние от стержневого знака до боковой стенки опоки (примерно 0—50 мм); 3) расстояние от модели до нижней пли верхней пло­ скости опоки (принимается для опок: мелких 40—60 мм, средних

60—120 мм, крупных 100—150 мм).

При формовке нескольких моделей в одной опоке расстояние между ними в плоскости разъема должно быть для тонкостенных отливок и неглубоких форм не менее 20 мм, толстостенных отливок и глубоких форм не менее 30 мм.

Разработку чертежа отливки производят в соответствии с нор­ мами ЕСКД и РТМ 1—59 Г В массовом и-серийном производстве разрабатывают специальный чертеж отливки, а в мелкосерийном и единичном производстве на чертеже детали указывают поверхность разъема модели и формы, положение отливки при заливке, припуски на механическую обработку, положение стержней и ихзнаки, отъемные части, прибыли, выпоры, литниковые каналы, приливы и холодильники.

Разъем модели и формы обозначают на чертеже детали во всех ее проекциях жирной синей линией. Положение отливки при за­ ливке отмечается стрелками, а у линии разъема указывают «Верх»

указывают на чертеже детали красным карандашом и штрихуют только в плоскости разреза. Над знаками обработки дают величину припуска на механическую обработку, зависящую от рода металла

188

основными стержнями, устанавливают назначение каждого стержня, условия его изготовления, число стержней, определяют способы изготовления и установки каркасов, вентиляции, состав смеси, условия сушки, контуры и размеры знаков, а также зазоры по кон­ туру знаков для каждого стержня (ГОСТ 3606—57). -

К о н т у р ы с т е р ж н е й указывают штриховкой детали синими линиями. Зазоры между знаками формы и стержней при­ водят на чертеже только' в случае отклонений от рекомендуемых нормалей. Ареста сопряжения стержней друг с другом обозначают

Рис. 143. Пример технологической разработки отливки шкива компрессора

жирной или двойной синей линией. Номер стержня соответствует порядковому номеру при установке его в форму. Стержни, изготов­ ляемые по одному ящику-, с вкладышами и без них обозначают таким же порядковым номером, но с добавлением индекса, например 1; 1а; 2; 2а и т. д. Плоскость уплотнения стержней указывают стрел­ кой, а плоскость разъема ящика — синей линией.

На чертеже отливки дополнительно дают пояснения об условиях изготовления, отливки. При изготовлении отливки по шаблону желтым карандашом указывают профили шаблонов, а литниковую систему прибыли и выпоры — красным карандашом. Места для прилитых проб, ложные ребра (стяжки) отмечают красным каран­ дашом. Устанавливаемые в форму х о л о д и л ь н и к и обозна­ чают зеленым карандашом с указанием размеров. Размеры отливки, подлежащие проверке, обводят желтым кружком и на выносной стрелке ставят соответствующий номер контрольного шаблона.

189