|
Сочленение двух, трех или четырех стенок - наиболее часто встречающийся тип узла в отливках. Различные узлы можно свести к следующим, типовым сочленениям:
а) лобовое - являющееся стыком двух стенок разной толщины, лежащих в одной плоскости,
б) прямоугольное - являющееся стыком двух стенок под прямым углом. в виде буквы L,
в) остроугольное - являющееся стыком двух стенок под острым углом в виде буквы V,
г) вилообразное - являющееся стыком трех стенок в виде буквы Y,
д) впритык - являющееся стыком трех стенок в виде буквы Т,
е) крестообразное - являющееся стыком четырех стенок в виде буквы X,
Каждое из этих сочленений может, кроме того, примыкать к стенке, перпендикулярной или наклонной по отношению к узлу.
На Рис. 4, а статьи показано лобовое сочленение двух стенок. Переход от толстой к тонкой стенке должен быть плавным и соответствовать размерам, указанным на Рис. 4, б.
При анализе вопросов, связанных с концентрацией напряжений (см. статью), допускалось, что исследуемое тело однородно. Однако строение отливки, как известно, нельзя рассматривать как однородное.
В период затвердевания кристаллиты растут в направлении, обратном отводу тепла, или в направлении, перпендикулярном к поверхности стенок. Поэтому если в месте стыка стенок внутренний угол не закруглен, образуется несплошность металла в виде риски или надреза (Рис. 1, а). Эта несплошность в виде местной усадочной раковины или надрыва (горячей трещины) получается также вследствие замедленного в данном месте охлаждения, «теплового узла» (меньший теплоотвод по сравнению с наружными сторонами угла). Если угол имеет закругление, то такого явления не наблюдается. Однако при очень большом радиусе закругления внутри отливки могут возникнуть усадочные раковины (Рис. 1, б). Придавая углам правильное закругление, можно получить здоровую отливку (Рис. 1, в).
Очень вредным является влияние острых углов для стыка Т-образного типа, особенно когда имеется большая разница в толщине стенок (Рис. 2). В тот момент, когда тонкая стенка полностью затвердеет, в толстой стенке образуется лишь внешняя корочка затвердевшего металла (Рис. 2, а); во время дальнейшего остывания и усадки тонкой стенки происходит отрыв ее от толстой стенки (Рис. 2, б), прочность которой в этот момент еще очень незначительна.
Рис. 1 слева. Конструкция сочленения стенок отливки: а, б- неправильная; в- правильная (узел типа L)
Рис. 2 справа. Неправильная конструкция узла типа Т.
С целью определения влияния конструкции сочленений стенок на размеры усадочных раковин, образующихся в утолщениях отливок из стали, был изготовлен ряд проб, представляющих собой различного рода сочленения. Толщина сочленения стенок была установлена в 76 мм, причем для каждого случая изменялся радиус закругления; формы применялись сухие, жидкий металл подводился к концам сочленяемых элементов. С помощью рентгеновских снимков была определена площадь усадочных раковин, находящихся внутри каждого сочленения.
Результаты опытов приведены в табл. 1. В очертание каждого узла вписана окружность диаметром D, характеризующим величину концентрации металла в узле. В таблице даются значения радиусов закруглений (г - внутренний радиус, R - наружный радиус), диаметров вписанных окружностей D, площади усадочных раковин F в см2.
Чтобы сравнить влияние конфигурации исследуемых узлов на величину усадочных раковин, на основании табл. 1 вычерчен график (Рис. 3). На оси абсцисс графика даны значения диаметров D вписанных окружностей, на оси ординат - площади усадочных раковин F в узлах типа L, V, Y, Т, X. На график не нанесены точки, соответствующие другим конфигурациям узла (например, для позиций 4, 5 и 6 табл. 1, 5).
Из Рис. 3 видно:
1) вместе с ростом диаметра D возрастает площадь усадочных раковин F;
2) при одном и том же диаметре D вписанной окружности площадь усадочных раковин F не одинакова для различных узлов;
3) наибольшая усадочная раковина образуется в сочетании типа X и постепенно уменьшается в сочетанияхтипа Т, Y, V, L.
Из анализа условий отвода тепла отливки становится понятным влияние конфигурациям узла на размеры усадочной раковины. В качестве примера рассматривается отливка в виде угольника (Рис. 4).
|
Рис. 3. Площадь усадочной раковины (F) в зависимости от диаметра D, вписанной в узел окружности. Узлы типа L, V, Y, Т, X.
|
Рис. 4. Теплоотдача отливки, выполненной в виде угольника.
|
Направление и интенсивность теплоотдачи стенками отливки представлены в виде векторов. Понятно, что в тех местах, где векторы перекрещиваются, происходит концентрация тепла из-за меньшего его отвода. Это место, лежащее внутри угольника, называется тепловым узлом и обозначено буквой К.
При рассмотрении других типов сочленений стенок обнаруживается, что узлы X имеют четыре района концентрации тепла, узлы Y - три, узлы Т -два, а остальные - по одному. Произведенный анализ объясняет ход кривых на Рис. 3.
На основании опытов можно сделать следующие выводы, касающиеся конструкции сочленений стенок отливок:
1) крестообразные сочленения стенок типа X неприемлемы из-за большой концентрации тепла; поэтому вместо того, чтобы соединять стенки в одной точке, следует,. насколько это возможно, развести их, как показано в табл. 47, д, поз. 5 и б; при этом образуется новый тип сочленения -Z;
2) углубления в тавровом сочленении (табл. 1, г, поз. 5 и б) позволяют уменьшить размеры усадочной раковины;
3) сочленениям типа L следует придавать плавные закругления (см. табл. 1, а, поз. 4 или б); Опубликовано: 2014.09.02 Обновлено: 2014.09.29 | 
