|
При выборе конфигурации литых деталей, получаемых в песчаных формах, следует стремиться к тому, чтобы их очертания представляли собой сочетания простых прямолинейных контуров, сочленяемых плавными криволинейными переходами, обеспечивающими некоторую деформацию отливки при усадке ее во время охлаждения в форме; при этом уменьшаю’Ся возникающие в отливке внутренние напряжения. При такой конфигурации отливки, помимо заметного упрощения и удешевления, литейной оснастки, достигается более точная сборка литейных форм и, следовательно, повышается качество отливок.
Общим требованиям к конструкции литых деталей, при любой технологии изготовления форм и стержней (ручной или машинной), должно быть стремление к максимальному уменьшению общих габаритов и особенно высоты детали, к устранению чрезмерно выступающих частей, больших тонкостенных ребер, глубоких впадин и поднутрений.
Отсутствие выступов и впадин, острых углов и изломов, максимальная «обтекаемость», - это требование одинаково относится как к внешним, так и к внутренним контурам любой литой детали при любой технологии изготовления форм и стержней.
Конструкция литой детали должна давать возможность применения одного разъема ее модели в одной плоскости, притом такого, который позволил бы обходиться без отъемных частей или с наименьшим их количеством. Это требование особенно важно при машинном изготовлении форм, так как синхронизация работы более чем,двух формовочных машин (при наличии нескольких разъемов модели) и организация сборки форм, состоящих более чем из двух частей, чрезвычайно затруднительны, особенно при конвейерном производстве. В меньшей степени это требование связано с увеличением объема механической обработки из-за возникновения дополнительных заливов на отливках.
Выбор разъема модели определяет направление уклонов стенок, расстановку и конструкцию выступов, ребер и других элементов литой детали, толщину и конусность стенок, условия отвода газов из формы и стержней, условия установки и крепления стержней в форме, условия охлаждения узлов отливки и питания их металлом, загрязненность верхних поверхностей отливки газовыми и неметаллическими включениями, размеры припусков на механическую обработку и т. д. Поэтому выбор разъема модели, особенно для сложных и ответственных литых деталей, должен определяться совместно технологом-литейщиком и конструктором. Расположение разъема модели во многих случаях определяет и расположение отливки в форме. В зависимости от выбора условий затвердевания отливки определяется конусность ее стенок. При выборе принципа одновременного затвердевания стенки отливки должны иметь одинаковую толщину, при направленном же затвердевании толщина стенок обязательно должна увеличиваться к верху. Принцип одновременного затвердевания применим для обычных, мелких и средних тонкостенных чугунных отливок и отливок из бронзы. Для толстостенных чугунных отливок, отливок из стали и из алюминиевых сплавов, а также для литых деталей, работающих под давлением, следует применять принцип направленного затвердевания и, следовательно, конструировать литые детали с увеличивающейся толщиной стенки по направлению к размещаемым в их верхних частях прибылям.
В зависимости от положения разъема модели решается вопрос о формовочных уклонах моделей и стержневых ящиков.
По ГОСТ 3212-57 формовочные уклоны на моделях должны выполняться:
1) на обрабатываемых поверхностях отливок сверх припуска на механическую-обработку за счет увеличения размеров отливок;
2) на необрабатываемых поверхностях отливок, которые не сопрягаются с другими деталями, за счет одновременного увеличения и уменьшения размеров отливок;
3) на необрабатываемых поверхностях отливок, которые сопрягаются с другими деталями, за счет уменьшения, увеличения или одновременного увеличения и уменьшения размеров отливок.
Рекомендуемые формовочные уклоны для наружных и внутренних поверхностей моделей я стержневых ящиков приведены в табл. Д21 и Д22.
Таблица Д21
Рекомендуемые формовочные уклоны наружных поверхностей моделей и стержневых ящиков
| Высота поверхности модели в мм |
Модели |
Высота поверхности модели в мм |
Модели |
| металлические |
деревянные |
металлические |
деревянные |
| уклоны |
уклоны |
| мм |
град.
и
мин. |
мм |
град.
и
мин. |
м |
град.
и
мин. |
мм |
град.
и мин. |
| До 20 |
0,5 |
1°30' |
1,0 |
3° |
500- 800 |
3,5 |
0°20' |
5,0 |
0°30' |
| 20- 50 |
0,8 |
1° |
1,0 |
1°30' |
800-1180 |
4,0 |
0°15' |
6,0 |
0°20' |
| 50-100 |
1,0 |
0°45' |
1,5 |
1° |
1180-1600 |
- |
- |
8,0 |
0°20' |
| 100-200 |
1,5 |
0°30' |
2,0 |
0°45' |
1600-2000 |
- |
- |
10,0 |
0°20' |
| 200-300 |
2,0 |
0°30' |
2,5 |
0°30' |
2000-2500 |
- |
- |
10,0 |
0°15' |
| 300-500 |
2,5 |
0°20' |
4,0 |
0°30' |
Св. 2500 |
- |
- |
10,0 |
0°15' |
Таблица Д22
Рекомендуемые формовочные уклоны внутренних поверхностей моделей
| |
Модели |
|
Модели |
| Высота поверхности модели |
металлические |
деревянные |
Высота поверхности модели |
металлические |
деревянные |
| Уклоны (при d/h > 1) |
Уклоны (при d/h 5» 1) |
| в мм |
мм |
град.
и
мин. |
мм |
град.
и
мин. |
в мм |
мм |
град.
и
мин. |
мм |
град.
и
мин- |
| До 20 |
1,0 |
3° |
1,0 |
3° |
200-300 |
3,0 |
0°45' |
4,0 |
1° |
| 20- 50 |
1,2 |
2° |
2,0 |
2°30' |
300-500 |
4,0 |
0°30' |
5,0 |
, 0°45' |
| 50-100 |
1,5 |
1° |
2,5 |
1°30' |
500-800 |
5,0 |
0°30' |
6,0 |
0°45' |
| 100-200 |
2,0 |
0 45' |
3,0 |
1° Св. 800 |
- |
- |
8,0 |
0°30' |
Примечания:
1. d - диаметр или наименьшая ширина внутренней поверхности модели, Л - ее высота.
2. При < 1 внутренние поверхности (полости) отливки выполняются стержнями.
3. Для болванов, снимаемых вместе с верхней полуформой, величина формовочного уклона может быть увеличена до двух раз.
Наличие уклона позволяет извлекать модель из уплотненной формовочной смеси без повреждения формы, а в некоторых случаях позволяет заменять стержни отпечатками в самой форме («болванами»), что удешевляет отливку и делает ее более точной. Условия придания стенкам уклона должны обязательно отмечаться на чертежах литых деталей, особенно крупных, так как наличие уклона может привести либо к увеличению, либо к уменьшению средней толщины стенок (ребер) или сохранить ее в соответствии с чертежными размерами. Придание уклона стенкам отливки может привести к увеличению, к уменьшению внутреннего объема полости, ограничиваемой стенками, или к подрезке тела отливки при установке шпилек или гаек (Рис. Д12).
Наиболее правильным является вариант уклона стенок, изображенный на Рис. Д12, в, но он всегда приводит к несовпадению контуров стенок сопрягаемых литых деталей, если они имеют разную высоту (см. Рис. Д12, д). Правильное сопряжение деталей получается при выполнении уклона по Рис. Д12, б. Наибольшее несовпадение имеет место для случая, изображенного на Рис. Д12, а; несколько меньшее несовпадение получается при варианте уклона стенок по Рис. Д12, в.
Общим требованием к конструкциям литых деталей является ограничение количества стержней. Применение стержней удорожает отливки, удлиняет цикл их производства и уменьшает их точность. С этой точки зрения для литейщика желателен отказ от закрытых коробчатых сечений и переход на открытые типа двутаврового или таврового. Однако коробчатые
сечения более прочны, обладают большей жесткостью, значительно лучше работают на кручение. Поэтому в крупных отливках или в отдельных узлах отливок, подвергающихся большой нагрузке, предпочтительнее применять закрытые коробчатые или корытообразные сечения, а в мелких и средних отливках - открытые сечения. Наличие в стенках коробчатых сечений больших окон позволяет снизить без уменьшения прочности вес литых деталей, облегчить при сборке форм установку стержней. При оформлении окон надо иметь в виду, что жесткость конструкции значительнее понижается с увеличением ширины окна, чем с увеличением его высоты.
Нужно учитывать, что выполнение коробчатого сечения с тонкими высокими вертикальными стенками также невозможно без применения стержней, как и закрытого сечения.
Если при создании конструкции литой детали применение стержней неизбежно, надо стремиться придавать им наиболее простые очертания, предусматривать надежную установку стержней в форме без применения жеребеек и обеспечивать возможность придания массивным стержням необходимой прочности путем установки в них металлических каркасов. Следует придерживаться правила, согласно которому чем массивнее стержень, тем большее должно быть у него количество знаков для установки в форме и тем больше должны быть их размеры. Надо учитывать, что через знаки стержня должны проходить его каркас и вентиляционные каналы, служащие для отвода газов. Всякий пережим в знаке, приводящий к уменьшению размера отверстия в стенке отливки, одновременно усложняет не только установку стержня в форме и вывод из него газов, но и удаление из отливки каркасов стержней, очистку внутренних поверхностей отливки от стержневой смеси, проверку качества и устранение возможных дефектов отливки.
Таблица Д23
Радиусы галтелей в мм для отливок из ковкого чугуна
Рис. Д12. Различные варианты уклона стенок отливки.
 
При конструировании литых деталей нельзя допускать слишком малые сечения стержней, особенно если стержень охватывается при заливке большой массой металла. В этом случае может произойти разрушение стержня металлом или его «заваривание», в результате чего сросшийся со стенками отливки стержень, металлизированный на всю толщину, удалить не удается, и отливка бракуется.
Элементарными требованиями к конструкции литых деталей является устранение в них скоплений металла (тепловых узлов) и неравномерности толщины стенок.
При рассмотрении конструкции деталей с этой точки зрения необходимо учитывать влияние припусков на механическую обработку.
Рис. Д13. Первоначальная конструкция литой детали (а) и измененная конструкция (б) с целью устранения трещин.
Так как при пересечении стенок и ребер отливки неизбежно возникают тепловые узлы, а в случае различной толщины стенок и разной скорости их охлаждения - и тепловые напряжения, необходимо правильно оформлять переходы от одной толщины стенки к другой и радиусы сочленений стенок.
Для отливок из стали и чугуна радиус галтели рекомендуется от -=- до среднеариф-
о о
метической толщины сопрягаемых стенок. Меньшее значение принимается для толстых стенок (более 10 мм), большее - для тонких стенок. Для сплавов тяжелых цветных металлов (а также и для чугуна) радиус галтели может быть подсчитан по формуле г = (ТО 2) У а, где а - среднеарифметическая толщина стенок. Для легких сплавов значение г рекомендуется не меньше З-М мм. При оформлении радиусов галтелей отливок надо стремиться к максимальной их унификации (в пределах одной отливки), так как это облегчает изготовление моделей и стержневых ящиков (особенно металлических).
Рекомендуемые значения радиусов галтелей для различных переходов и сочленений стенок в отливках из ковкого чугуна приведены в табл. Д23 и Д24.
Таблица Д24
Сочленение стенок в отливках из ковкого чугуна
В заключение общих соображений необходимо отметить, что крупные литые детали, особенно тонкостенные и изготовляемые из сплавов с большой линейной усадкой (в первую очередь из стали, алюминиевой бронзы, латуней, алюминиево-медных сплавов), должны иметь возможность некоторой деформации во время остывания в литейной форме. Наличие такой возможности предупреждает развитие внутренних напряжений в отливках, приводящих часто (при жесткой их конфигурации) к образованию трещин или надрывов в пересечении стенок, ребер и в углах. В литых деталях такого рода необходимо в отдельных случаях прямые стенки заменять волнистыми или делать на плоской стенке изгиб (Рис. Д13), снабжать стенки легко
Наименьшая толщина стенок отливок из различных сплавов при литье в песчаные формы
| Сплавы |
Наименьшая толщина стенок в мм |
Примечание |
| Серый чугун обычный и с шаровидным графитом |
Мелкие отливки (весом до 2 к Г) 3-5-4 Средние отливки (весом до 50 к Г) 6-ь8 Крупные отливки (весом более 50 к Г) 10-5-20 |
Для модифицированного чугуна с пластинчатым графитом толщину стенок нужно увеличить на 15-20%.
При литье в металлические формы толщину стенок нужно увеличить на 20-5-25% |
| Чугун фосфористый |
Мелкие отливки (с наибольшей площадью стенки 100 см2) -2 |
При литье в металлические формы мелкие отливки при площади стенки до 25 см2 - 4 мм к при площади от 25 до 125 см% - 6 мм |
| Ковкий чугун |
При размерах 50Х 50 мм
2.5-5-3,5
При размерах 100Х100 мм
3-5-4
При размерах 200Х 200 мм
3.5-5-4,5
При размерах 350X 350 мм
4-5-5,5
При размерах 500Х 500 мм
5-5-7,0 |
|
| Бронза оловянная |
Отливки с наибольшей протяженностью стенки 50 мм - 3, при протяженности стенки до 100 мм - 5, при протяженности стенки до 250 мм - 6, при протяженности стенки до 600 мм - 8 |
При литье в металлические формы для мелких отливок не менее 4 мм |
¦
Специальные бронзы и латуни |
Мелкие отливки не менее 6, средние не менее 8 |
- |
| Кремнистая бронза |
Не менее 4 |
- |
| Алюминиевые |
Мелкие отливки с максимальной протяженностью стенки до 200 мм - 3-5-5, отливки с протяженностью стенки до 800 мм- 5-5-8 |
При литье в металлические формы:
поверхность отливки до 0,4 дм2 - 2,2-5-3,0 мм поверхность отливки до 2,5 дм2 - 2,5-5-4,0 мм поверхность отливки свыше 2,5 дм2 - 3,0-5-4,0 мм (меньшие величины для сплава АЛ-2, большие - для сплавов АЛ8, АЛ13 и др.) |
| Магниевые |
Мелкие отливки - 4, средние отливки с протяженностью стенки до 400 мм - 6 |
Для сплава МЛ5 при заливке в металлические формы отливок с поверхностью 0,4- 2,5 дм2 толщина стенок может быть 4 мм |
Размеры усадочных (литейных) ребер и расстояния между ними
| Толщина основной стенки g в мм |
Толщина литейного ребра g
в мм у |
Высота литейного ребра hp в мм |
Расстояние между литейными ребрами в мм |
| Отношение длины плеча к толщине основной стенки 1 ¦ go |
Отношение толщины смежной и основной стенки ёс ¦ ёр |
| до 8 |
8-16 |
16-24 |
свыше 24 |
до 1 |
| от 1 до 2 |
от 2 до 3 |
| От |
6 до 8 |
2,5 |
8 |
91
10 |
121
16 |
161
20 |
35 |
30 |
20 |
| » |
8 » 10 |
3,5 |
8 |
10
13 |
15
20 |
20
25 |
50 |
40 |
25 |
| » |
10 » 12 |
4,0 |
8 |
12
15 |
18
22 |
22
30 |
60 |
. 50 |
30 |
| » |
12 » 14 |
4,5 |
9 |
15
18 |
20
26 |
26
35 |
70 |
60 |
35 |
| » |
14 » 16 |
5,0 |
10 |
17
20 |
23
30 |
30
40 |
80 |
65 |
45 |
| » |
16 » 18 |
5,5 |
11 |
18
22 |
25
34 |
34
44 |
90 |
75 |
50 |
| |
18 » 20 |
6,0 |
12 |
20
24 |
28
36 |
36
48 |
100 |
80 |
55 |
| » |
20 » 25 |
7,0 |
15 |
25
30 |
35
45 |
45
60 |
110 |
90 |
60 |
| » |
25 » 30 |
8,5 |
17 |
28
34 |
45
50 |
50
70 |
130 |
100 |
70 |
| » |
30 » 35 |
9,0 |
20 |
32
38 |
45
60 |
60
80 |
150 |
120 |
80 |
| » |
35 » 40 |
11,0 |
20 |
35
45 |
50
65 |
65
85 |
170 |
140 |
90 |
| » |
40 » 50 |
12,0 |
25 |
45
50 |
60
75 |
75
100 |
190 |
150 |
110 |
| » |
50 » 60 |
14,0 |
30 |
50
60 |
65
85 |
85
115 |
200 |
160 |
110 |
1 При gc : g < 2 принимать числитель, при gc : gg > 2 - знаменатель.
деформирующимися окантованными окнами (Рис. Д14). Ребрам жесткости также следует придавать криволинейную форму, чтобы не вызывать образования надрывов в месте стыка их с основными стенками отливок (Рис. Д15). В трехгранных узлах стыка ребер жесткости со стенками отливки для разгрузки теплового узла желательно делать отверстия.
Рис. Д14. Способная к деформации Рис. Д15. Правильная
окантовка окна в стенке отливки. форма ребер жесткости
в отливках. Опубликовано: 2014.09.03 |
