Литейные металлические модели

Ложичевский А. С.

Машиностроение, 1973 г.

РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОДЕЛЬНОГО КОМПЛЕКТА

Перед проектированием отдельных объектов модельного комплекта производят разработку технического задания на проектные работы. При разработке рассматривают и решают большой круг технологических вопросов, относящихся к изготовлению конкретной отливки. Ниже разобраны только те вопросы технологии  литейного производства, которые оказывают непосредственное влияние на конструкцию модельных плит, стержневых ящиков, опок и т. д.

В большинстве случаев имеется возможность изготовлять отливку разными методами (в песчаную или металлическую форму, сухую или сырую песчаную форму, оболочковую форму и т. д.), поэтому важно выбрать для данной отливки технически и экономически наиболее выгодный (с учетом производственных условий) вариант технологического процесса.

АНАЛИЗ ЧЕРТЕЖА ЛИТОЙ ДЕТАЛИ

Конструкция отливки, сплав, необходимое количество, а также технические требования к отливке непосредственно влияют на выбор метода получения отливки. В связи с этим первым этапом при разработке технического задания является анализ чертежа литой детали, с помощью которого определяют ее литейную технологичность.

При анализе технологичности литой детали учитывают опыт изготовления подобных отливок и технические возможности литейного цеха. С целью определения недостатков конструкции литой детали, влияющих на возникновение брака из-за нетехнологичности конструкции, рассматривают общую конфигурацию детали, основные размеры и в том числе толщину стенок, ребер и массивность сечений в разных зонах детали, материал детали, технические требования к ней.

Одновременно анализируют техническую и экономическую целесообразность намечаемого метода изготовления отливки с учетом всех его технологических особенностей (положение отливки в форме, разъем, число стержней, литниковая система и т. п.).

Ко всем литым деталям предъявляют следующие требований: они должны обладать необходимой прочностью, иметь определенную точность, выдерживать длительную эксплуатацию (обладать высокой надежностью), иметь минимальную массу и быть максимально дешевыми. В зависимости от назначения каждой литой детали эти общие требования расшифровывают в специальных технических требованиях на . конкретную деталь. Эти требования устанавливают механические свойства сплава детали, точность размеров и чистоту поверхности отливки, возможность и способы устранения тех или иных литейных дефектов, методы контроля   качества   отливок и т. п. Специальные технические требования оговаривают либо непосредственно на чертеже детали, либо в специальных технических условиях на отливку этой детали.

Все предъявляемые к литой детали требования можно выполнить только при условии, если ее конструкция отвечает требованиям как технологии механической обработки, так и требованиям литейной технологии. Технологичной с точки зрения литейного производства будет деталь,    конструкция    которой

учитывает специфические особенности изготовления формы в целом и отдельных ее элементов; явления, происходящие в форме при затвердевании и остывании сплава, а также необходимость выбивки и очистки отливки без затруднений.

Ниже приведены основные факторы, характеризующие степень технологичности литой детали.

1.Литая деталь должна" при минимальной массе обладать необходимой прочностью, которая зависит от механических свойств сплава и от ее конструкции. С учетом этого определяют возможность получения необходимых механических свойств у сплава, выбранного для детали данной конструкции, и, если это возможно, то каким методом литья. Затем устанавливают соответствие конструкции детали особенностям этого метода.

При любом методе литья желательно соблюдать наибольшую равномерность толщин стенок. В случае значительной разницы толщин сопрягающихся стенок переход от толстой стенки к тонкой должен осуществляться (рис. 1,б) плавно. Соединение таких стенок просто галтелью (рис. 1,а) будет неправильным.

В неправильно спроектированной детали в результате усадки образуются рыхлоты и усадочные раковины, резко снижающие ее прочность. Усадочные рыхлоты и раковины образуются в массивных частях отливки, где сплав затвердевает медленнее, поэтому следует избегать местных утолщений в отливках. Отливки из сплавов, обладающих большой усадкой, необходимо проектировать так, чтобы над их массивными частями можно было расположить прибыли или, в крайнем случае, в зоне массивных частей установить холодильник.

Наиболее действенным средством борьбы с усадочными дефектами является создание условий, обеспечивающих направленную кристаллизацию сплава в отливке. Правильность конструкции литой детали проверяют методом вписанных окружностей, по которому окружность, вписанная в любое сечение отливки (с учетом припусков на механическую обработку детали), должна свободно проходить по всем вышележащим ее сечениям (рис. Ι,).

2. Толщина, расположение и форма стенок и ребер отливки должны способствовать спокойному заполнению формы сплавом. Для этого необходимо избегать тонких и плоских горизонтально расположенных стенок с развитой поверхностью. На таких стенках часто образуются незаливы и неспаи. Для предупреждения торможения течения сплава в форме, следует устранять резкие изменения в толщинах сечений. На больших горизонтально расположенных поверхностях отливок нередко образуются газовые раковины и скапливаются неметаллические включения (рис. 2, б), поэтому желательно горизонтально расположенные поверхности с большой площадью заменять наклонными (рис. 2, а).

Стальным отливкам со стенками значительной напряженности следует придавать не прямую (рис. 2, г), а изогнутую форму (рис. 2, в). Такая форма позволяет уменьшить в стенках усадочные напряжения и устранить коробление и трещины.

Литым деталям свойственны плавные сопряжения, способствующие повышению их прочности и отвечающие требованиям формовки и заливки сплавом.

3. Оптимальной конструкцией литой детали с учетом расположения отливки в форме будет такая ее конструкция, при которой вся отливка располагается в одной части формы. В случае вынужденного расположения отдельных элементов отливки в разных частях формы необходимо стремиться к тому, чтобы поверх

ность разъема формы представляла собой единую плоскость (рис. 3). При невозможности выполнения этого условия разъем должен состоять из отдельных плоскостей, расположенных друг к другу под вполне определенными углами.

4. Смежные внутренние полости детали следует соединять в единую полость или выполнять в промежуточных стенках отверстия, позволяющие объединять два стержня в один (рис. 4).

Особенно следует избегать применения жеребеек при литье деталей, работающих под давлением, так как не всегда можно получить надежное сплавление жеребеек со сплавом детали.

5. В стенках детали, ограничивающих полость, образуемую стержнем, должны быть отверстия (окна) для выхода стержневых знаков. Отверстия должны быть такой величины и формы, которые позволили бы получить знак, надежно фиксирующий стержень в форме. Через эти же отверстия выводятся газы, образующиеся в стержне при заливке формы сплавом. Удаление стержня из отливки и очистка поверхности полости также производится через эти отверстия.

6. При рассмотрении чертежа детали следует учесть возможность за счет некоторых изменений снизить общую трудоемкость и стоимость изготовления отливки. Внутренние полости желательно иметь открытыми, это позволяет избегать применения стержней, что удешевляет изготовление отливки и обеспечивает более высокую ее точность (рис. 5).