Проектирование литых заготовок

Литье

В литейном производстве лидером является литье в песчано-глинистые формы, что обусловлено простой и дешевизной процесса, в результате которого получают отливки и простой, и очень сложной формы. Процесс получения отливки состоит из следующих операций:

1. Изготовление литейной формы.
2. Расплавление литейного материала и его заливка в литейную форму.
3. Кристаллизация литейного материала в форме.
4. Выбивка отливки из формы.
5. Обрубка прибыли и литниковой системы.

После вышеперечисленных операций заготовка подвергается термической обработке и, в большинстве случаев, отправляется на механическую обработку для снятия припуска и получения точных размеров. Материалы, которые используются в процессе изготовления отливок, должны обладать хорошими литейными свойствами: невысокая температура плавления, жидкотекучесть, низкая склонность к образованию трещин, небольшая литейная усадка и низкая склонность к поглощению газов.

Проектирование литых заготовок

В процессе проектирования литой заготовки должны выполняться следующие требования:

1. У отливки должно быть простое внешнее очертание с минимальным количеством выступов, ребер и внутренних полостей.
2. Конструкцией отливки должен обеспечиваться высокий уровень служебных характеристик - герметичность, жесткость, прочность.
3. Конструкция отливки должна учитывать взаимодействие формы с отливкой - обеспечивать правильное формирование основных свойств отливки.
4. Конструкцией заготовки должно обеспечиваться минимальное число и протяженность мест очистки и обрубки.
5. Конструкция должна быть технологичной.
6. Поверхности заготовки должны иметь удобное расположение для обработки резанием.
7. Материал заготовки должен быть экономичным и технологичным при выбранном способе литья.
8. Отливка должна быть компактной.
9. Конструкция отливки должна предусматривать минимальный расход материала.

Исходными данными для проектирования литой заготовки являются чертеж готовой детали, ее назначение, материал детали и сведения о годовой программе выпуска. В первую очередь при проектировании оценивается технологичность заготовки. С этой целью изучаются конструкции детали и возможности упрощения ее конфигурации. Оценивается возможность получения внутренних полостей с учетом того, что увеличение числа стержней способствует увеличению трудоемкости изготовления и сборки, вероятности появления брака. Одновременное с этим оценивается и в случае необходимости корректируются толщина стенок, их сопряжения и переходы, а также ребра жесткости. В процессе проектирования должны соблюдаться правила обеспечения технологичности заготовки, устанавливаться класс точности размеров и массы. Потом определяются минимально допустимая толщина стенок, которая выбирается в зависимости от материала отливки, способа литья, размеров, конфигурации, назначения, технологических и механических свойств отливки. Необходимые жесткость и прочность стенок отливки обеспечивается благодаря использованию ребер жесткости.

Минимальная толщина стенок выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая расчетная прочность и удовлетворялись требования технологии выбранного способа литья. Минимальная толщина стенок отливки рассчитывается следующим образом:

$ N = (2*l+ b+ h)/3$

где: l - длина заготовки; b - ширина заготовки; h - высота заготовки.

Если значение N больше 8, то для стальных отливок минимальная толщина выбирается 40 миллиметров, а для чугунных - 30 миллиметров. Если величина N не более 0,1, то толщина стенок принимается: для алюминиевых сплавов - 2 миллиметра, для медных и оловянных сплавов – 2,5 миллиметра, для безоловянныx сплавов - 4 миллиметра.

Напуски могут быть назначены на тех участках заготовки, где впадины, отверстия и полости трудно или невозможно получить литьем. В случае необходимости потом они механически удаляются. Минимальный диаметр отверстий, которые выполняются литьем, выбирается так, чтобы избежать сильного перегрева и пригара стерня в стенкам отверстия. Вероятность спекания стержневой смеси и пригара определяется массой окружающего металла, поэтому минимальный размер литых отверстий зависит от толщины стенки и рассчитывается по формуле:

$dmin = d0+0.1*S$

где d0 - исходный диаметр; S - толщина стенки.

Допуски на линейные размеры отливок назначаются в зависимости от класса точности и номинального размера - ГОСТ 26645 - 85. Припуски на механическую обработку делятся на дополнительные и основные. Основные выбираются в зависимости от допуска на соответствующий размер отливки. Дополнительный припуск необходим для компенсации отклонений расположения составляющих отливки.