Технологические требования к литым заготовкам

Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень механических и эксплуатационных свойств детали при заданных массе, конфигурации, точности размеров, технологичности изготовления литой заготовки и обработки ее резанием.

В технологичных конструкциях литых деталей должны быть предусмотрены простые, прямолинейные контуры, облегчающие изготовление литейной оснастки и самих отливок.

При разработке конструкции литой детали обычно удается спроектировать ее в нескольких вариантах, равноценных с точки зрения работоспособности. Однако эти варианты могут существенно отличаться по сложности изготовления отливок, обусловленной особенностями литейного производства.

Наиболее существенное влияние конфигурация отливки оказывает на трудоемкость процесса формовки.

Приливы, бобышки, фланцы, ребра жесткости и другие выступающие части детали желательно конструировать так, чтобы облегчить извлечение модели из формы. На рис. 2.20, а показана отливка, имеющая бобышки, расположенные под углом 120°. Формовка такой детали может осуществляться в мелкосерийном производстве по модели с отъемными частями, а в крупносерийном производстве — с внешними стержнями.

Для изготовления такой отливки необходимо сделать дополнительный кольцевой внешний стержень (рис. 2.20, г), который устанавливается в полость формы, образованную знаковыми частями модели (рис. 2.20, е).

Изменение формы бобышек, как показано на рис. 2.21, не ухудшает работоспособности детали, но несколько увеличивает ее вес. Если такое увеличение веса допустимо, то измененная конструкция предпочтительнее потому, что формовка ее значительно проще. Отсутствие поднутрения между фланцем и бобышкой обеспечивает свободное извлечение модели из формы.

Подобные изменения обычно приходится производить при изготовлении бобышек под головки болтов, гайки и другие выступы, расположенные на фланцах кронштейнов, картеров и других корпусных деталях (рис. 2.22).

Рис. 2.20. Технология формовки с внешним стержнем:

а — отливка; б — модель верха; в — модель низа; г — стержень 1; д — стержень 2; е — литейная форма в сборе;

1 — внешний стержень (стержень 1).

Рис. 2.21. Технологичная конструкция детали с бобышками:

а — литая деталь с измененной формой бобышек; б — разрез литейной формы.

Рис. 2.22. Примеры оформления ребер и бобышек:

1 — нерациональная конструкция, 2 — рациональная конструкция Нерациональная конструкция литой детали увеличивает трудоемкость изготовления модели, приводит к перерасходу формовочных и стержневых смесей, усложняет процесс формовки, приводит к возможности образования внутренних напряжений и усадочных пустот в отливках.

Получение отливок без усадочных дефектов достигается созданием конструкции отливок с равномерной толщиной стенок, так как различные по толщине части охлаждаются неравномерно. В отливках с разной толщиной стенок при неправильном сопряжении последних будут образовываться скопления металла, что приведет к образованию усадочных раковин в этих местах. Равномерность толщины стенки и скопления металла можно определить диаметром вписанной в сечение отливки окружности. Соотношение диаметров вписанных окружностей в близко расположенных сечениях не должно превышать 1,5. На рис. 2.23 показаны способы устранения скоплений металла, образующихся в местах сопряжения стенок отливки.

Рис. 2.23. Варианты устранения местного скопления металла:

1 — нерациональная конструкция; 2 — рациональная конструкция Конструкция внутренней полости отливки должна обеспечить надежное крепление стержня в форме, при этом применение жеребеек нежелательно, так как усложняет процесс сборки формы и приводит к образованию газовых раковин в местах установки жеребеек.

На рис. 2.24, а, (позиция 1) показана отливка, внутренние полости которой выполняются двумя стержнями. Один из стержней имеет только один знак, поэтому для его крепления используются жеребейки. Если устранение перемычки между двумя полостями нс ухудшает работоспособность отливки, то желательно объединить стержни в один. Такой стержень имеет три знака, что обеспечивает его устойчивое крепление в форме.

Рис. 2.24. Варианты конструирования полостей:

а — с консольным стержнем; б — с невы ни маемым стержнем;

1 — нерациональная конструкция; 2 — рациональная конструкция В конструкциях литых деталей следует избегать пазов и узких полостей, при выполнении которых возможно разрушение стержней потоком расплавленного металла.

Минимальные диаметры отверстий в отливках выбираются в зависимости от материала и толщины стенок.

При конструировании литых деталей, получаемых специальными способами литья, следует учитывать особенности каждого метода литья. Тонкостенные отливки сложной конфигурации можно получать литьем по выплавляемым моделям и литьем под давлением, обеспечивая при этом высокие точность и качество поверхности. Литьем в кокиль получение тонкостенных отливок проблематично из-за пониженной жидкогекучести металла, вызванной высокой скоростью охлаждения формы. Отливки должны иметь простую внешнюю конфигурацию, так как в противном случае увеличивается число разъемов кокиля. Центробежный способ литья позволяет получать толстостенные отливки высокого качества при невысоких точности размеров и качестве поверхности.

Таким образом, при оценке технологичности конструкции литой детали необходимо оценить возможности различных способов с точки зрения получения качественных отливок с высокими механическими свойствами без литейных дефектов.

Контрольные вопросы и задания

• 1. В чем суть процесса получения литой детали?
• 2. Обоснуйте область применения различных литейных форм.
• 3. В чем различие между формовочными и стержневыми смесями?
• 4. Что такое литниковая система (ее элементы и их назначение)?
• 5. Что такое формовка? Опишите виды формовки.
• 6. Опишите литейные свойства сплавов.
• 7. Какие технологические требования предъявляются к конструкций литых деталей?