Короткі теоретичні відомості. Конструкція литої деталі повинна забезпечувати високий рівень механічних та експлуатаційних характеристик при заданій масі

Конструкція литої деталі повинна забезпечувати високий рівень механічних та експлуатаційних характеристик при заданій масі, конфігурації, точності розмірів і шорсткості поверхні.

При проектуванні відливки повинні враховуватися ливарні властивості сплавів, а також технології виготовлення модельного комплекту, ливарної форми, стрижнів, очищення та обрубування відливок, а також їх подальша обробка. Необхідно прагнути до зменшення маси і спрощення конфігурації.

Мінімальну товщину необроблюваних стінок відливки визначають за діаграмою (рис.6.1) залежно від габаритного розміру.

Рисунок 6.1 – Діаграми для визначення мінімальної товщини
стінок відливок з різних сплавів:
1 – сталі; 2 – сірого чавуну; 3 – бронзи, 4 – алюмінієвих сплавів

Товщина внутрішніх стінок і ребер приймається на 20 % меншою товщини зовнішніх стінок.

Отримання відливок без усадкових дефектів досягається при рівномірній товщині стінок, тобто якщо відсутні термічні вузли – великі скупчення металу у окремих місцях. Рівномірність товщини стінки і скупчення металу визначають діаметром вписаних кіл (рис. 6.2 а, б).

Рисунок 6.2 – Усунення місцевого скупчення металу у стінках відливки

Бажано, щоб співвідношення діаметрів вписаних кіл у близько розташованих перетинах не перевищувало 1,5. Це досягається зменшенням радіусу галтелі за допомогою заглиблень у стінках відливки (ріс.6.2 в), зсувом однієї стінки (рис. 6.2 г), при можливості передбачається отвір (рис. 6.2 д).
Відливки, які затвердівають одночасно, повинні мати рівномірну товщину стінок з плавними переходами (рис. 6.3 а). Принцип застосовується для дрібних і середніх тонкостінних відливок з чавуну та інших сплавів.

При направленому затвердінні (рис. 6.3 б) верхні перетини відливок живляться від прибутків 1. Верхні перетини служать прибутком для нижніх перетинів. Принцип спрямованого затвердіння застосовується для деталей з підвищеними вимогами до герметичності відливок.

Рисунок 6.3 – Конструкції литих деталей, що забезпечують одночасне (а) і спрямоване (б) затвердіння відливок.

Для зниження ливарних напруг необхідно забезпечити вільну усадку елементів відливки.

Корпусна деталь, показана на рис. 6.4 а, має перегородки, які ускладнюють процес усадки, у результаті чого виникають значні ливарні напруги. Конструкція, зображена ​​на рис. 6.4 б, забезпечує вільну усадку. Додавання перегородкам конічної форми (рис. 6.4 в) також знижує усадкові напруги.

Рисунок 6.4 – Конструкції литих деталей, які знижують усадкові напруги у відливках

Викривлення відливок, що виникає через недостатню жорсткість конструкції, можна усунути шляхом установки ребер жорсткості. Кромки стінок великої протяжності посилюють буртиками (товщина стінки).

Відливки, виготовлені литтям у піщані форми

Зовнішні контури відливок повинні представляти собою поєднання простих геометричних тіл з переважанням плоских прямолінійних поверхонь з плавними переходами (рис. 6.5).

Прагнуть до зменшення габаритних розмірів і особливо висоти литої деталі. Це полегшує виготовлення модельного комплекту, а також процеси формування, складання форм та очищення відливок. При цьому відливка повинна мати один плоский роз'єм і розташовуватися по можливості в одній напівформи.

Контури литих деталей повинні забезпечувати формовання без додаткових стрижнів. На рис. 6.6 а показана конструкція відливки, при формуванні якої потрібно три стрижня. При зміні конструкції деталі (рис. 6.6 б) потрібен тільки один стрижень, процес формування спростився.

Необроблювані поверхні, перпендикулярні до площини роз'єму, повинні

мати конструктивні ухили.

Бобишки, припливи й інші частини, що виступають, необхідно конструювати так, щоб не ускладнювати витягування моделі із форми (рис. 6.7). При виготовленні нетехнологічних відливок потрібне застосування у моделях окремих частин або стрижнів, що ускладнює процес формування.

Рисунок 6.5 – Рекомендовані переходи від стінки до стінки у литих деталях

Рисунок 6.6 – Конструкція литої деталі

а – нетехнологічна; б – технологічна

Рисунок 6.7– Конструкції литої деталі

а, б – нетехнологічні; в, г – технологічні

Внутрішні порожнини складних відливок необхідно виготовляти з мінімальним числом стрижнів. На рис. 6.8 показані варіанти конструкції литої деталі: технологічна (б) і нетехнологічна (а).

Рисунок 6.8 – Конструкція литої деталі

а – нетехнологічна; б – технологічна

У конструкції має бути достатня кількість вікон для міцного кріплення стрижнів у формі, видалення газів зі стрижня та зручності вибивання стрижнів із відливки.

У конструкції деталі слід уникати пазів та вузьких порожнин, при виконанні яких можливе утворення піщаних раковин, через руйнування стрижнів потоком розплавленого металу (рис. 6.9).

Рисунок 6.9 – Усунення пазів у конструкції литої деталі

Мінімальні діаметри отворів у виливках вибираються в залежності від матеріалу і товщини стінки.

Вибір способу лиття

При виборі способу лиття для одержання заготовки у першу чергу має бути розглянуте питання економії металу. Металоємність можна знизити конструктивними і технологічними заходами. Часто закладається невиправдано великий запас міцності деталей, які працюють при незначних навантаженнях. За рахунок зміни конструкції, утворення виїмок, зміни товщини стінок, застосування коробчастих або таврових перетинів можна досягти значної економії металу. При аналізі вимог, що висуваються у процесі експлуатації, можлива заміна дорогих матеріалів.

При виборі способу отримання відливки необхідно оцінити всі позитивні та негативні сторони можливих технологічних процесів, провести порівняльний аналіз.

При порівнянні різних способів лиття необхідно враховувати різні фактори.

Технологічні властивості сплаву. При зниженій рідкотекучості та високій схильності до усадки небажано застосовувати лиття у металеві форми, так як можливе утворення тріщин через низьку податливість форми, а також лиття під тиском через складність прес-форми.

Необхідно враховувати і можливості способів для отримання відливок без дефектів ливарного походження і для забезпечення рівномірної дрібнозернистої структури, високих механічних властивостей, технологічність конструкції деталі стосовно кожного розглянутого способу. Складні за конфігурацією відливки отримують литтям під тиском, за моделями, що виплавляються, у піщаних формах. Литтям у кокіль отримують відливки з простою зовнішньою конфігурацією, а відцентровим литтям – відливки типу тіл обертання. Тонкостінні відливки отримують литтям за моделями, що виплавляються, і литтям під тиском. Спеціальні способи лиття застосовують для отримання дрібних і середніх відливок, при литті у піщані форми габарити і маса відливок не обмежені.

Слід вибирати спосіб, що забезпечує задану точність розмірів і шорсткість поверхні. Висока якість поверхні дає можливість зберегти при механічній обробці ливарну кірку, що має підвищену твердість і зносостійкість, знизити собівартість готових деталей за рахунок економії металу.

Спеціальні способи лиття доцільно застосовувати у великосерійному і масовому виробництвах.

Необхідно враховувати можливості наявного устаткування, рівень ливарної технології та технології механічної обробки.

Найбільш точним показником, який визначає ефективність застосування того чи іншого способу, є собівартість.

Порядок виконання роботи

1. Вивчити теоретичні відомості.

2. Вибрати спосіб лиття та розробити модельний комплект для виготовлення деталі, запропонованої викладачем.

3. Описати конструкцію литої деталі.

Зміст звіту

1. Найменування роботи, мета й устаткування.

2. Основні положення теоретичних відомостей.

3. Ескіз литої деталі.

4. Ескізи модельного комплекту та ливарної форми.

Контрольні питання

1. Що таке технологічність конструкції литої деталі?

2. Які параметри враховують при конструюванні литих деталей?

3. Які рекомендуються переходи від стінки до стінки у литих деталях?

4. Які параметри враховують при виборі способу лиття?

Література: [1 – 8].

Практична робота № 7