|
После анализа явлений, связанных с возникновением усадочных раковин и рассмотрения способов их предотвращения, следует остановиться на том, что должен делать конструктор при разработке конструкции новой отливки. Конструкция отливки не должна создавать трудных технологических проблем. Если же из-за конфигурации отливки и условий ее эксплуатации этих проблем избежать невозможно, конструкция отливки должна дать возможность правильно решить эти проблемы в отношении экономичности и технологичности.
Здесь рассматриваются только общие вопросы. Вопросы специальные, касающиеся отливок, изготовленных из отдельных сплавов, будут изложены ниже, в шестой части книги.
I. При анализе конструкции отливки следует рассматривать очертания ее в литом необработанном виде, вместе с припусками на механическую обработку и технологическими припусками. Имеются в виду нормальные припуски на механическую обработку и специальные, технологические, определяемые условиями получения здоровой отливки в отношении усадочных раковин, трещин, разных включений. Припуски часто вызывают большие изменения в толщине отдельных сечений, что влияет на изменение распределения тепловых узлов со всеми вытекающими из этого последствиями. Это положение иллюстрируется Рис. 1 и 2.
|
Рис. 1. Конструкция диска колеса механизма: а.- неправильная; б - правильная,
|
Рис. 2. Ступица колеса с припусками на механическую обработку (обозначены двойной штриховкой).
|
Характерным в этом отношении является пример головки двигателя высокой степени сжатия (Рис. 3). Слишком большая толщина стенок вблизи четырех высверливаемых отверстий 1 (чрезмерно большие припуски на обработку отверстий и слишком малые выемки со стороны рубашки, обозначенные пунктирными линиями) явилась причиной возникновения пористости и неплотности отливки.
II. Следует установить, в каких случаях для данной конструкции отливки более целесообразно применение принципа одновременного или направленного затвердевания.
Известно, что направленное затвердевание позволяет получать отливку без усадочных раковин и усадочной пористости, что во многих случаях не может быть обеспечено при одновременном затвердевании; однако, с другой стороны, направленное затвердевание имеет ряд недостатков:
1) больший расход жидкого металла; 2) усложнение формовки из-за наличия прибылей и определенного расположения отливки в форме, обеспечивающего питание металлом тепловых узлов;
3) опасность возникновения трещин из-за большой разницы температур в различных частях отливки и торможения усадки прибылями и литниковой системой; 4) дополнительные расходы на обрезку прибылей; 5) дополнительные расходы на механическую обработку по удалению больших припусков, необходимых для получения направленного затвердевания и эффективного действия прибылей (см. Рис. 1).
Рис. 3. Головка двигателя высокой степени сжатия (наблюдается пористость вблизи отверстий 1, вызванная наличием больших утолщений).
Указанные недостатки вынуждают шире применять принцип одновременного затвердевания прежде всего при изготовлении отливок с не очень толстыми стенками из сплавов с небольшой усадкой (серый чугун, оловянная бронза и т. п.).
В качестве примера отливки с одновременным затвердеванием могут служить: конусное кольцо (Рис. 4, а), каркас задвижки (Рис. 4, б) крышка (Рис. 4, в). Чтобы избежать местного разогрева формы, металл подводится через ряд литников, равномерно расположенных по периметру отливки.
Преимущества принципа одновременного затвердевания часто склоняют конструктора к применению этого принципа и для отливок, изготовленных из сплавов с большой усадкой, например, из стали. Решение применить тот или иной принцип затвердевания оказывает большое влияние на конфигурацию отливки и на толщину отдельных ее сечений. Это положение было проиллюстрировано в статье Усадка отливок Рис. 4, на которой представлены две конструкции стального кольца: первая (Рис. 4,а), выполненная по принципу направленного затвердевания (постоянное-увеличение утолщения сечений по направлению кверху), и вторая (Рис. 4, б), выполненная по принципу одновременного затвердевания (постоянная толщина g по всей высоте отливки, наверху большие выпоры). Наверху установлены не большие выпоры, а небольшие прибыли; конструкция представляет собой пример слабо выраженного режима направленного затвердевания, практически приближающегося к режиму одновременного затвердевания Вторая конструкция является более экономичной как в отношении расхода металла, так и в отношении затрат на обработку (отсутствуют внутренние утолщения, требующие расточки и прибыли). Однако следует отметить, что в этом случае не удается избежать образования усадочной пористости в отливке. В зависимости от назначения кольца его следует выполнять в соответствии с одной из двух конструкций, изображенных на Рис. 4.
Рис. 4. Примеры отливок, сконструированных в соответствии с принципом одновременного затвердевания: а - конусное кольцо Д 1200 мм; б - каркас задвижки; в - крышка.
. Опубликовано: 2014.09.02 Обновлено: 2014.10.03 | 
