Общая характеристика и классификация отливок

Литература

11.1. Машиностроение. Энциклопедия. Раздел 111. Технология производства машин.

Том 11-2.Технология заготовительных производств. М. «МАШИНОСТРОЕНИЕ». 1996.

11.2. Цветное литьё: Справочник/ Н.М.Галдин, Д.Ф. Чернега, Д.Ф.Иванчук и др.;

Под общ. ред. Н.М. Галдина.—М.:Машиностроение,1989.—528с.

11.3. Производство отливок из сплавов цветных металлов: Учебник для вузов.

/ Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков Е.Л. 2-е издание, дополненное и

переработанное-М.: » МИСиС», 1996.

11.1.Технические требования к отливкам

Литейные сплавы цветных металлов предназначены для получения фасонных отливок. К отливкам предъявляются определённые требования, обусловленные условиями эксплуатации. Технические требования к отливкам регламентированы государственными, отраслевыми стандартами, стандартами предприятий, а также техническими условиям, изложенными в чертежах на литые детали. Технические требования к отливкам подразделяются на общие и специальные.

К общим требованиям относятся:

- заданный уровень механических свойств (определяется сплавом, из которого изготовлена отливка, регламентируется соответствующим стандартом или ТУ);

- химический состав сплава (определяется условиями эксплуатации и регламентируется стандартами или техническими условиями);

- необходимая размерная точность и точность по массе (регламентируется ГОСТом 26645-85 и зависит от способа получения отливок). Точность отливок определяется рядом факторов, характерных для каждого способа литья. Например, при литье в металлические формы на точность отливок оказывает влияние точность изготовления металлических форм (кокилей) и стержневых ящиков, толщина нанесения огнеупорных покрытий, число разъёмов формы и другие факторы.

При литье в песчаные формы точность отливок определяется точностью изготовления модельной оснастки, способом изготовления формы: вручную, на машинах, всырую или всухую, качеством оснастки, способом крепления полуформ и.т.д. Предельные отклонения размеров и массы, а также величина припусков на механическую обработку регламентированы ГОСТом 26645-85;

- заданная шероховатость поверхности. От состояния поверхности отливки во многом зависят её служебные свойства: коррозионная стойкость, износостойкость, жаростойкость, а также товарный вид. Требования к шероховатости поверхности назначаются в зависимости от условий эксплуатации отливки. Соответствие шероховатости поверхности отливки техническим требованиям определяется после очистки, предусмотренной технологией (дробью, песком и т.п.). Шероховатость поверхности отливки зависит от способа получения отливок и от общей культуры производства. При литье в песчаные формы шероховатость поверхности может быть снижена за счёт подбора формовочных смесей и красок. Хорошие результаты по снижению шероховатости поверхности даёт металлизация форм и стержней различными способами: электрометаллизацией, распылением порошка алюминия ацетиленовоздушным пламенем, плазменным напылением и др. способами. Шероховатость поверхности отливок, получаемых в металлические формы, определяется качеством поверхности формы, степенью её износа. В случае если принятый способ литья не обеспечивает требуемой степени шероховатости или точности, то отливка подвергается механической обработке;

- допустимое наличие дефектов, их количество, способы обнаружения и исправления регламентируются стандартами и техническими условиями, В отливках не допускаются сквозные трещины, неслитины, раковины, рыхлоты;

- литники, прибыли и заливы должны быть удалены;

- наличие припусков на механическую обработку в соответсвии с ГОСТ 26645-85 или отраслевыми стандартами (например, СТО 05744403-068-2006);

- отливка должна быть очищена от пригара;

- уклоны, пазы, проливаемые отверстия должны соответствовать требованиям соответствующих стандартов;

- должна быть проведена заданная техническими условиями термическая обработка.

В технических требованиях могут быть указаны рекомендуемые способы исправления дефектов.

Специальные требования к отливкам определяются функциональным назначением отливок.

К специальным требованиям к отливкам относятся:

- герметичность при повышенном давлении газа или жидкости или в вакууме;

- коррозионная стойкость в различных агрессивных средах, часто при повышенных температурах (70-300ºС);

- антифрикционные свойства в узлах трения качения или скольжения с твёрдым или жидким смазочным материалом или без него;

- жаропрочность;

- жаростойкость;

- износостойкость;

- декоративность (товарный вид), определяемая возможностью нанесения гальванического, химического, диффузионного или другого покрытия с целью улучшения товарного вида;

Эти и другие специальные требования к отливкам оговариваются в технических условиях чертежа и определяются выбором сплава, способом изготовления отливки и специальной отделкой.

Методика испытаний и приёмка отливок оговариваются в технических требованиях или определяются соответствующими стандартами или техническими условиями.

Особым требованием к литым деталям является технологичность их конструкции.

Технологичность конструкции литой детали обычно определяют как совокупность конструктивных элементов, позволяющая при минимальных затратах на её изготовление обеспечить минимальное количество дефектов и наилучшее соответствие эксплуатационному назначению.

Одной из главных задач совместной работы конструктора и технолога является максимальное приближение формы и размеров отливки к готовой детали.

Идеальной считают такую заготовку, размеры которой не требуют последующей обработки резанием. Однако это не всегда возможно. В связи с этим задача сводится к повышению геометрической точности отливок. Наиболее эффективно совместная работа конструктора и технолога реализуется в случае, если литая деталь проектируется для конкретного способа литья. В этом случае наиболее эффективно могут быть учтены особенности данного способа литья.

Для создания технологичной конструкции литой детали необходимо учитывать следующие факторы:

- технологичность применяемого сплава (физико-химические свойства, литейные свойства, обрабатываемость режущим инструментом, свариваемость и т.д.), возможность приготовления сплава в имеющихся плавильных агрегатах;

- точность размеров, шероховатость поверхности, сложность конфигурации, наличие специфических дефектов, допустимость их исправления заваркой или замазкой;

- технические возможности производства;

- технологичность обработки резанием (геометрическая форма изделия, расположение отверстий, приливов и т.д.);

- специальные методы испытания и контроля размеров;

- наличие термической и химико-термической обработок.

Указанные факторы должны соответствовать выбранному способу литья и техническим возможностям завода.

Технологичная конструкция литой детали должна отвечать следующим основным условиям:

- иметь простые общие контуры без высоких рёбер и выступов, а также минимальное количество внутренних полостей, затрудняющих обрубку и очистку, обеспечить минимальное количество стержней;

- иметь рациональную толщину стенки, обеспечивающую хорошую заполняемость формы металлом при выбранном способе литья;

- рациональные формы переходов, рёбер жёсткости и др. конструктивные элементы, способствующие снижению напряжений и предотвращению усадочных дефектов;

- достаточное количество отверстий для удобства оформления внутренних полостей стержнями и для транспортирования отливки;

- конструктивные уклоны, обеспечивающие изготовление литейных форм без приливов и специальных уклонов, вызывающих увеличение массы детали;

- обладать по возможности небольшой металлоёмкостью и минимальной последующей механической обработкой.

Показателями технологичности литой детали являются:

- максимальный коэффициент использования металла (КИМ), определяемый отношением массы готовой детали к расходу шихтовых материалов на эту деталь;

- максимальный коэффициент весовой точности (КВТ), определяемый отношением массы готовой детали к массе отливки;

- максимальный коэффициент необработанной поверхности (КНП), определяемый отношением необработанной резанием поверхности ко всей поверхности отливки;

- максимальный коэффициент выхода годного (КВГ), определяемый отношением массы готовой отливки к расходу шихты (КВГ определяет уровень литейной технологии и технологии плавки, а также удельный расход шихтовых материалов), технологический коэффициент выхода годного (ТКВГ) определяется отношением массы отливки к массе жидкого металла на данную отливку и определяет уровень литейной технологии;

- максимальное уменьшение массы литой детали за счёт уменьшения толщины стенок, повышения механических свойств и использования унифицированных элементов конструкции;

Выполнение указанных условий способствует получению качественных литых деталей с минимальными затратами.

Отработка технологичности литой детали может производиться методом специального компьютерного анализа. Опубликован пакет программ, с помощью которых может быть решена задача оптимизации конструкции литой детали /Ищенко В.В. Компьютерный анализ технологичности литых деталей: методические рекомендации в 2-х частях, ч.11. М.,1990./.

При отработке на технологичность конструкции отливки стремятся, прежде всего, обеспечить минимальное количество поверхностей разъёма модели и формы, исключить отъёмные части и сократить количество стержней. Наличие большого количества стержней приводит к увеличению трудоёмкости, а, следовательно, к увеличению себестоимости отливки, появлению брака отливок вследствие перекоса и искажения размеров внутренних полостей в результате неточности установки стержней.

При проработке конструкции детали на технологичность необходимо учитывать технические возможности имеющихся на заводе способов производства отливок (Таблица 4.1.).

Таблица 10.1.

Технические возможности различных способов получения отливок

из сплавов цветных металлов.

Способ литья	Максимальная масса отливки, кг.	Припуск на обработку, мм	Макс. размер отливки, мм.	Мин. толщина стенки, мм.	Мин. диаметр отв.,мм.	Класс точности
ЛПД Кокиль ЛНД По выпл. моделям В оболочковые формы В гипсовые формы В песчаные формы Литьё выжиманием	50 5000 10 100 100 10 10000 200	0,3-1,5 1,5-8 1,5-4,0 0,2-0,7 2 - 8 2-5 2-14 --	700 2000 800 500 700 250 3000 -	0,5-1,0 3-5 2-3 1-3 3-6 1,5-3,0 4-8 -	1,5-2,0 8 8 5 6 6 15 -	3-6 4-7 6-11 3-6 5-11 5-11 5-11 4-7