Опыты показали, что усадочная пористость, если она находится вблизи оси стенки отливки, опасна только тогда, когда отливка подвергается внутреннему давлению (кожухи турбин, цилиндры, детали воздушной и паропро- водной арматуры), переменным нагрузкам, воздействию высоких температур и т. п. В сечениях же, подвергающихся изгибу, из-за небольших напряжений в волокнах, находящихся вблизи нейтральной оси, внутреняя пористость вызывает лишь незначительное ослабление сечения.
В отливках в виде плит, упоров, подставок и т. п., в которых преобладают сжимающие напряжения (и частично изгибающие), конструктор может допускать наличие усадочной пористости и даже остатков сосредоточенной усадочной раковины. Пример такого рода отливки показан на Рис. 5, где благодаря применению внутренних холодильников (в виде гвоздей) усадочная раковина почти полностью переведена в прибыль, а ее небольшая часть осталась в отливке (Указание о допустимости центральной усадочной пористости даже для неответственных отливок должно рассматриваться не как правило, а только как исключение.).
Рис. 5. Пример стальной отливки, в которой конструктор допускает небольшие усадочные раковины.
III. После того как установлено, что конструкция данной отливки будет соответствовать условиям одновременного или направленного затвердевания, выделяют тепловые узлы, наиболее массивные и позднее застывающие части; им придают соответствующую конфигурацию и, наконец, определяют способы предотвращения усадочных раковин. Последовательность работы бывает различная, в зависимости от выбора принципа одновременного или направленного затвердевания.
Вначале рассматриваются вопросы конструирования отливок в соответствии с принципом одновременного затвердевания и анализируются конструкции нескольких типовых узлов.
1. Конструирование сочленения стенок отливок и ребер. Это было рассмотрено в статье, где отмечалось, что сочленения типа X обычно заменяются сочленениями Z. На Рис. 6, а б, в, г схематически показаны прямоугольная и круглая плиты с ребрами - соединения типа X (а, в) и Z (б, г). Конструкции ребер, выходящих пучком из одной точки (Рис. 6, д), следует избегать, заменяя ее радиальными ребрами (Рис. 6, ё). На Рис. 6, ж - и показаны различные способы сочленения спиц с ободом колеса. Наиболее целесообразной является конструкция по Рис. 6, и. На Рис. 6, к, л показаны неправильное и правильное сочленения ступицы колеса с ободом.
Рис. 6. Конструктивное выполнение типовых узлов: а, в, д, ж, к, м, н - неправильное; б, г, е, з, и, л, о, п - правильное.
2. Конструирование поперечного сечения балок. Сечения балок и рычагов в виде Т, двутавра, + и т. п. часто изготовляют с чрезмерно большими закруглениями, вызывающими образование внутри отливки усадочных раковин (Рис. 6, м, н); правильная конструкция показана на Рис. 6, о, п.
3. Конструирование приливов и опор со сверленными отверстиями. Эти элементы могут быть отлиты либо как сплошные (сверление отверстий в сплошном металле), либо со стержнями, образующими отверстия с соответствующими припусками на обработку. Первое решение вызывает большое скопление металла, в связи с чем в этих местах возникают усадочные раковины (Рис. 7, а, в, д). Применение стержней нецелесообразно, так как затрудняется сверление отверстий, а в случае сдвига стержней отверстия приходится не сверлить, а растачивать.
Рис. 7. Конструктивное выполнение приливов и опор: а, в, д, ж - неправильное; б, г, е, з - правильное.
Наиболее целесообразно в утолщениях делать односторонние выемки (Рис. 7, б, г, е), предотвращающие образование усадочных раковин и позволяющие сверлить отверстия в сплошном металле. Естественно, что эти выемки должны быть больше, чем диаметр просверленных отверстий.
Иногда даже небольшое утолщение (например, прилив для отверстия, по которому подается смазка (Рис. 7, ж), может создать трудности из-за образования усадочных раковин и пористости; в таких случаях вместо приливов следует пользоваться местным выпрямлением стенки перпендикулярно к оси сверления отверстия (Рис. 7, з).
4. Конструирование утолщений, вызванных припусками на механическую обработку. Припуски на обработку часто вызывают серьезные изменения толщины стенок, что служит причиной возникновения усадочных раковин и пористости там, где конструктор их не ожидал. На Рис. 8 показано сочленение фланца со стенкой трубы, где раструб фланца х отлит сплошным; поэтому возникло утолщение, в котором образовалась усадочная раковина 1. Эта раковина обнаруживается, обычно после расточки фланца. Поэтому раструб х следует выполнять выемкой в отливке.
Далее рассматриваются вопросы выполнения тепловых узлов в отливках, конструируемых в соответствии с принципом направленного затвердевания.
Рис. 8. Усадочная раковина/в утолщении из-за большого припуска на обработку х.
Опубликовано: 2014.09.02 Обновлено: 2014.10.03 |
