Особенности формирование и технологические

требования к конструкции литых заготовок

Дня получения отливок при любом способе литья необходима литейная форма, которая определяет наружные и внутренние контуры отливок. Литейные формы изготавливают из различных материалов и в зависимости от свойств последних подразделяют на две группы: разовые и постоянные. Разовые формы используют для получения одной отливки, при извлечении которой форму разрушают. Дня изготовления разовых форм применяют песчано-глинистые, песчано-масляные, термореактивные и другие формовочные смеси. Разовые формы могут быть сухими и сырыми. По толщине стенок их подразделяют на толстостенные (толщина стенок25— 250 мм и более), тонкостенные и оболочковые (толщина стенок 5 —10 мм). К разовым формам относятся также неразъемные формы, используемые, в частности, при литье по выплавляемым моделям. Постоянные металлические формы широко используют в серийном и массовом производстве отливок, в основном из цветных металлов и сплавов. Материалом для этих форм могут быть чугун, сталь или алюминиевые сплавы. Постоянные формы применяют при специальных способах литья — кокильном, центробежном, под давлением и др.

При всех способах литья (за исключением литья по выплавляемым моделям) форма имеет один или несколько разъемов. При выборе литейной формы исходят из назначения, характера отливок и серийности их выпуска.

Конструкция литейной формы и материал, из которого она изготовлена, оказывают большое влияние на характер формирования отливок и на их качество. Материал формы должен обладать достаточной податливостью, хорошо противостоять статическому и динамическому воздействиям жидкого металла. Формирование основных свойств отливки (плотности, структуры, механических свойств, стабильности размеров и параметров шероховатости поверхности) обусловлено протеканием процессов взаимодействия металла отливки и формы в процессе заливки формы, затвердевания и охлаждения отливки.

Процесс затвердевания в значительной степени зависит от условий теплообмена между металлом и формой. Отличительная особенность разовых форм — их низкая по сравнению с металлом отливки теплоаккумулирующая способность. Процессы кристаллизации и охлаждения протекают в естественных условиях медленно, в результате чего структура отливок становится неравномерной; поэтому наиболее плотный и качественный металл с наилучшими механическими свойствами, расположен вблизи от поверхности отливки; в центральных слоях структура крупнозернистая, механические свойства пониженные. Повышенная скорость охлаждения способствует улучшению качества отливки, структура получается более мелкозернистой, что существенно повышает механические свойства отливки.

Охлаждение жидкого металла, его затвердевание, а также последующее охлаждение в твердом состоянии связаны с сокращением объема отливки. При кристаллизации по внешнему контуру в первую очередь образуется твердая корка. Затвердевший контур отливки можно рассматривать как сосуд, в котором заключена имеющая более высокую температуру жидкость. В процессе затвердевания и охлаждения объем жидкости и твердая корка сокращаются, но в разной степени. Результатом этой разницы является образование в отливке свободных от металла усадочных полостей. В процессе охлаждения из-за усадки происходит сокращение линейных размеров отливки, т. е. происходит линейная усадка, которая может вызвать появление в металле внутренних литейных напряжений, деформацию отливки и трещины.

После заливки металла в форму на границе их соприкосновения создается повышенное газовое давление, иногда достаточное для проталкивания газов в металл. Если форма газопроницаема, то часть газов через поры формы вытесняется в окружающую среду. Если же форма обладает низкой газопроницаемостью, то внутри отливки образуются газовые раковины и поры. Песчаные разовые формы - тела пористые, хорошо пропускают газ и воздух, металлическая форма практически не обладает газопроницаемостью, поэтому при ее использовании возможность получения отливок с повышенной газовой пористостью более вероятна.

Если материал детали, изготавливаемой литьем, обладает пониженными литейными свойствами, то для получения качественной заготовки более целесообразно использовать литье в разовые формы.

Технологичность отливки.

Под технологичностью отливки понимают выбор такой конструктивной формы и материала литой детали, которые способствуют получению качественной отливки с заданными физико-механическими свойствами, требуемой геометрией и минимальной трудоемкостью.

При определении себестоимости заготовки основной базой для расчета является ее масса. Снижение массы деталей, изготовленных из литых заготовок – одна из важнейших задач конструкторов. (проверка на технологичность). В себестоимость отливки входит размер брака. Конструкция литой детали должна обеспечивать направленное затвердевание отливки. Внешние контуры детали должны быть плавными, что снижает концентрацию остаточных напряжений в местах сопряжения прямоугольных участков, уменьшает торможение усадке при охлаждении формы. Надо стремиться к уменьшению габаритных размеров литой детали, особенно ее высоты, к устранению чрезмерно выступающих частей, тонкостенных ребер большой протяженности, глубоких впадин.

В целях уменьшения трудоемкости изготовления и сборки форм, снижения брака по перекосу и искажению конструкция литой детали должна обеспечивать минимальное количество разъемов модели, отсутствие отъемных частей, минимальное количество стержней.

Правило теней: освещают деталь параллельными лучами в направлении перпендикулярном к плоскости разъема формы, появление теневых участков свидетельствует о несовершенстве конструкции.

Выбор толщины стенок.

Внешние контуры литой детали должны быть плавными, что снижает концентрацию остаточных напряжений в местах сопряжения прямоугольных участков, уменьшает торможение усадки при охлаждении формы.

Толщину стенок литых деталей определяют в зависимости от механических и технологических свойств сплава, конфигурации и габаритных размеров детали, способа ее получения. Правильно выбранная толщина стенок обеспечивает необходимые жесткость, герметичность и является одним из важнейших условий получения годных отливок с высоким коэффициентом использования металла. Чрезмерно толстые стенки увеличивают массу детали, вызывают появление усадочной рыхлости и пористости, снижают прочность изделий. Очень тонкие стенки при литье получить практически невозможно из-за большого брака по незаполнению формы, трещинам и прочим дефектам.

При конструировании литых деталей необходимо стремиться по возможности к одинаковой толщине стенок по всему сечению, избегать локального скопления металла, так называемых горячих мест или термических узлов. Термический узел - место локального скопления металла, которое дольше остается горячим, дольше затвердевает и где больше вероятность образования усадочных рыхлости и раковин.

Правильность конструкции в этом случае проверяют методом вписанных окружностей: окружность, вписанная в любое сечение отливки должна беспрепятственно выкатываться в сторону прибыли. Соотношение диаметров двух рядом лежащих окружностей 1, 0 – 1, 5.

Наименьшую толщину стенки литых деталей можно определить в зависимости от сплава по графикам.

Для деталей прямоугольной формы приведенный габаритный размер определяется по формуле:

N = (2L + B + H)/ 4,

Для стальных и чугунных литых деталей при N > 8, толщину стенок принимают 30-40 мм, для медных и алюминиевых сплавов с N < 0, 1 – Smin = 4 мм(для безоловянных), 2, 5 (для оловянных) 2мм (алюминиевых). Толщина стенок чугунных литых деталей, габаритные размеры которых меньше 0, 5м может быть принята 0, 5 – 2 мм; стальных – 4-5 мм. Учитывая более низкую жидкотекучесть высокопрочного и модифицированного чугунов, толщину стенок из них увеличивают на 15-20% по сравнению с жидкими чугунами. Толщину внутренних стенок принимают: для чугунных и алюминиевых отливок на 10-20% меньше толщины наружних, для стальных – на 20-30%, для медных – на 15-20%. Толщину стенок из легированных сталей принимают на 20-30% меньше, чем из углеродистых. Толщину краев стенок крупногабаритных деталей рекомендуется увеличивать для выравнивания температуры по сечению при охлаждении и уменьшения остаточных напряжений.

Прочность повышают не за счет увеличения толщины стенок, а придания стенкам коробчатого, V- образного или ребристого профиля, что упрощает литейную технологию и снижает себестоимость отливки.

Практикой литейного производства установлены следующие типы сопряжения стенок: угловое, тавровое, вилко-, V-, К-, Х-образное, крестообразное.

Выбор радиусов закруглений.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒