2.8. Основные принципы конструирования отливок

Поверхности отливок должны возможно более приближаться к плоскости или поверхности тела вращения. Внешнюю форму необходимо максимально упростить, чтобы обеспечить формовку и легкое извлечение модели из формы. Модель не должна иметь в своих элементах так называемых теневых зон.

Отливка должна иметь как можно меньше криволинейных очертаний. Элементы конструкции по внешнему контуру нужно располагать в одной плоскости.

Все поверхности литой конструкции, располагающиеся при формовке перпендикулярно плоскости разъема модели, должны иметь уклоны для свободной выемки модели из формы и стержня из ящика. Формовочные уклоны могут выполняться тремя способами.

Если вертикальные стенки отливки обрабатываются или ее толщина < 12 мм, то уклон предусматривается, как правило, с увеличением толщины стенки; если толщина стенки больше 12 мм и высота поверхностиh< 100 мм, то уклон назначается с уменьшением толщины стенки; при> 12 мм иh> 100 мм уклон назначается с одновременным увеличением и уменьшением толщины стенки.

3. Обработка металлов давлением

При обработке металлов давлением (ОМД) полуфабрикаты и изделия изготавливают методом пластического деформирования (распределения) металла исходной заготовки и разрезанием его без снятия стружки.

Металлы обрабатывают давлением в горячем состоянии – с нагревом выше температуры рекристаллизации, с подогревом и в холодном состоянии.

К обработке металлов давлением относят прокатку, прессование, волочение, свободную ковку, горячую и холодную объемную штамповку, листовую штамповку и некоторые специальные процессы, например ротационное деформирование, отделочную и упрочняющую обработку пластическим деформированием и др.

Прокатку, прессование и волочение обычно применяют на металлургических заводах, а другие методы обработки металлов давлением – главным образом на металлообрабатывающих предприятиях, например, в машиностроении, аппаратостроении, приборостроении и др.

Прокаткой изготавливают листы, прутки, профили и трубы.

Прессованием делают прутки, профили и трубы (в партиях меньшего объема, чем прокаткой).

Волочением изготавливают проволоку, обрабатывают прутки, профили и трубы малых диаметров.

Свободной ковкой куют единичные поковки или поковки, необходимые в небольшом количестве.

Горячей объемной штамповкой штампуют большие партии поковок.

Холодной объемной штамповкой штампуют относительно небольшие точные, чистые детали, необходимые в весьма больших количествах.

Листовой штамповкой получают различные листовые детали и изделия (облицовочные детали автомобилей, самолетов, детали электро- и радиоприборов, бытовые изделия и т.д.)

Обработку металлов давлением применяют весьма широко. Этим способом обрабатывают более 80 % выплавляемых сталей и большую часть цветных металлов и сплавов.

Обработкой металлов давлением изготавливают заготовки, полуфабрикаты, детали и изделия массой от граммов до тонн.

Точность размеров и чистота поверхности, полученных горячей обработкой давлением, обычно невелики. При точном холодном деформировании точность достигает квалитета точности 8-9, а шероховатость поверхности может достигать таких же значений, как при тонком точении или шлифовании.

Обработка давлением сопровождается изменениями структуры и свойств металла. Так, при прокатке или ковке литого металла, (при горячей деформации) его структура приобретает волокнистость и свойства металла получаются анизотропными, т.е. различными в различных направлениях.

Благодаря изменениям структуры металла при горячей обработке давлением механическая прочность такого металла больше, чем литого. Поэтому конструкции, изготовленные из металла, обработанного давлением, при равной прочности значительно легче литых.

При холодной обработке давлением металл приобретает наклеп. Это обеспечивает повышение его механической прочности при одновременном ухудшении пластичности, теплопроводности, коррозийной стойкости.

Обработка давлением по сравнению с обработкой резанием обеспечивает большую прочность и износостойкость изготавливаемых деталей. Это объясняется отсутствием перерезания и благоприятным смещением волокон металла при его обработке давлением.

Кроме того, если металл обработан давлением в холодном состоянии, он дополнительно упрочняется и имеет более благоприятный микрорельеф обработанных поверхностей.

Получаемые при горячей деформации волокнистость металла и анизотропия механических свойств являются стойкими и не устраняются последующей механической обработкой. Изменение направления волокнистости металла в изделии можно обеспечить только повторной горячей деформацией.

Процесс деформации следует вести таким образом, чтобы получившиеся волокна микроструктуры были расположены в направлении максимальных нормальных (растягивающих или сжимающих) напряжений, возникающих в детали при ее эксплуатации под нагрузкой. Направление касательных (срезающих) нагрузок должно быть перпендикулярно волокнам. Внешние нагрузки должны изгибать, а не расщеплять волокна металла. Кроме того, волокна при последующей механической обработке детали не должны перерезаться, а должны огибать ее контур.