Лекція №9
Навчальні питання:
1. Принципи конструювання литих деталей із врахуванням будови i властивостей ливарних металевих матеріалів, способів лиття i можливих ливарних дефектів під час конструювання литих деталей. Послідовність операцій при конструюванні литих деталей. Розкладання деталей на простіші частини.
2. Визначення товщини стінок деталей, ливарних уклонів, допусків i т.п
Навчвльне питання 1. Принципи конструювання литих деталей із врахуванням будови i властивостей ливарних металевих матеріалів, способів лиття i можливих ливарних дефектів під час конструювання литих деталей. Послідовність операцій при конструюванні литих деталей. Розкладання деталей на простіші частини.
Ливникова система – це сукупність каналів і пристроїв для підведення рідкого металу в ливарну порожнину, відділення неметалевих включень і забезпечення живлення виливки при її кристалізації. Ливникову систему розміщують по лінії розніму ливарної форми і позанею. Правильна конструкція ливникової системи повинна забезпечувати безперервне подавання розплаву в форму по найкоротшому шляху, спокійне і плавне її заповнення, утримання шлаків та інших неметалевих включень, створення направленої кристалізації виливки, мінімальні витрати металу на ливникову систему, не визивати місцевих руйнувань форми внаслідок великої швидкості спрямованого потоку металу.
Ливникова система, зазвичай, включає такі елементи: стояк – вертикальний канал, шлаковловлювач – горизонтальний канал, який затримує небажані включення, живильник – канал, по якому безпосередньо метал поступає у ливарну порожнину, випор – вертикальний канал у верхній частині виливки для виведення газів з форми, ливникова чаша – елемент системи для прийому металу та запобіганню розбризкуванню металу при заливанні форми.
В залежності від виду форми та місця підводу металу розрізняють ливникові системи:
- горизонтальні – з живильниками, розміщеними в горизонтальній площині розніму форми, рис. 6.1 (а).
- вертикальні – з живильниками, розмішеними вертикально або у вертикальній площині розніму форми, рис. 6.1 (б).
- верхні – системи подавання рідкого металу в ливарну порожнину безпосередньо зверху, рис. 6.1 (в).
- сифонні – системи подавання металу в форму знизу, рис. 6.1 (г).
а
|
б | |||
в
| 
г
|
Рис. 6.1. Типи ливникових систем
Після вибору типу ливникової системи та місця підведення металу в ливарну порожнину вибирають розміри її елементів.
Визначають переріз живильника. Площа перерізу живильника складає
½ - ¾ товщини виливки в місці підводу живильника. Довжина живильника береться конструктивно в межах 10 – 50 мм.
Розміри елементів ливникової системи вибираються за допомогою співвідношень вказаних в таблиці 6.1.
Таблиця 6.1
Співвідношення розмірів елементів ливникової системи
| Рекомендовані співвідношення | Використання |
| Fж : Fш : Fст = 1 : 1,1 : 1,5 Fж : Fш : Fст = 1 : 1,2 : 1,4 Fж : Fш : Fст = 1 : 1,1 : 1,2 Fж : Fш : Fст = 1,2 : 1 : 1 Fж : Fш : Fст = 3 : 2 : 1 Fж : Fш : Fст = 4 : 2 : 1 | Для дрібних виливків з сірого чавуну та мідних сплавів Для великих виливків з сірого чавуну та мідних сплавів Для дрібних виливків з сталі Для середніх та великих сталевих виливків Для виливків з алюмінієвих сплавів Для виливків з магнієвих та титанових сплавів |
Площі перетинів елементів ливникової системи та їх розміри брати з таблиць 6.2 і 6.3.
Таблиця 6.2
Розміри живильників
| Fж см2 | Розміри живильника, мм | ||||
| а при h, мм | b при h, мм | |||||
| 0,3 0,5 0,7 0,9 1,0 1,2 1,4 | - | - |
Таблиця 6.3
Розміри шлаковловлювачів
| Fш см2 | Розміри живильника, мм | |
| a | b | h | |
| 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 |
Для заливки металу використовують ливарні воронки чи чаші. Їх розміри розраховують із схеми, вказаної на рис. 6.2.
Рис. 6.2 Розміри ливарних чаш і воронок.
Переріз випору приймають в основі рівним ½ - ¾ перетину виливки в місці його встановлення.
Визначення розмірів та конструювання опок
При виборі розмірів опок слід враховувати, що використання великих за розміром опок приводить до збільшення витрат формувальної суміші, збільшенню трудомісткості, а застосування малих опок може визвати брак виливків внаслідок продавлення металом стінок форми.
Після аналізу зроблених технологічних призначень розраховують мінімально допустимі розміри опок «в світлі», тобто довжину, ширину та висоту опок. Для цього визначають рекомендовану ГОСТом товщину шару формувальної суміші, користуючись рекомендаціями таблиці 7.1.
Таблиця 7.1
Залежність товщини шару формувальної суміші від маси виливка
| Маса виливка, кг | Мінімально допустима товщина шару, мм | ||||
| Від верха моделі до верха опоки | Від низу моделі до низу опоки | Від моделі до стінки опоки | Між моделями | Між модел-лю та шлако-вловлювачем | |
| До 5 5 – 10 11 – 25 25 – 50 51 – 100 101 – 250 251 – 500 Більше 500 | - - |
Обрані дані дозволяють визначити необхідні розміри опок, які остаточно уточнюють по ГОСТ 2133 - 75, причому розрахункові розміри збільшують до найближчого стандартного розміру.
Таблиця 7.2
Висота опок (ГОСТ 2133-75)
| Довжина опоки, мм | Висота опоки, мм | |||||||||||||
| Х Х Х - - - - - - - - - | Х Х Х Х Х Х - - - - - - | Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х - - | Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х | Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х | - Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х | - - Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х | - - - - Х Х Х Х Х Х Х Х | - - - - Х Х Х Х Х Х Х Х | - - - - - - - - Х Х Х Х | - - - - - - - - - Х Х Х | - - - - - - - - - - Х Х | - - - - - -- -- -- - - - Х | - - - - - - - - - - - - |
Таблиця 7.3
Основні розміри опок, мм (ГОСТ 2133-75)
За результатами виконаного проектування виливка, вибору ливникової системи та опок складають ескіз зібраної ливарної форми (розріз) з обов’язковим дотриманням конструктивних особливостей ливарної порожнини, форми, стрижнів і масштабу. На ескізі вказати основні габаритні розміри виливка та форми, а також розміри розташування виливка відносно форми. До ескізу дати специфікацію елементів ливарної форми та скласти технологічну послідовність виготовлення ливарної форми.
Навчальне питання 2. Визначення товщини стінок деталей, ливарних уклонів, допусків i т.п
Визначення мінімальної товщини стінки виливка
Далі визначають мінімально припустиму товщину стінки, обирану в залежності від матеріалу виливка, його механічних і технологічних властивостей, від способу лиття, конфігурації, розмірів і призначення виливка. Необхідно прагнути до мінімальної товщини стінок. Якщо товщина стінок завищена, це може привести до появи усадочних раковин, пористості й інших дефектів. В остаточному підсумку з цієї причини міцність стінок знижується і збільшується витрата металу. Необхідну міцність і твердість стінок виливка варто забезпечувати за рахунок використання ребер жорсткості. Якщо товщина стінок занижена, то виливок важко одержати технологічно (можливе незаповнення форми, тріщини і т.п.). Крім того, у виливках складної конфігурації з тонкими стінками за рахунок усадочних напруг можуть з'явитися викривлення, короблення і тріщини. Мінімальна товщина стінок призначається так, щоб забезпечити необхідну розрахункову міцність і задовольнити вимогам технології обраного способу лиття. Найменшу товщину стінок визначають у залежності від приведеного габариту заготівлі:
N= (2l+b+h)/3,
де l, b, h — відповідно довжина, ширина і висота заготівлі, мм.
Для виливків, одержуваних литтям у піскові форми, мінімальну товщину стінок визначають по графіках (рис. 5.1).
Якщо приведений габарит N виявиться більше 8, товщину стінок для сталевих і чавунних виливків приймають відповідно не менш 40 і 30мм.
При N не більш 0,1 мінімальну товщину стінок приймають: для алюмінієвих сплавів – до 2 мм, для мідних олов'яних сплавів – 2,5 мм, для безолов'яних сплавів – 4 мм.
Рис. 5.1 Графіки для визначення
товщини стінок виливків, отриманих в піскових формах:
а – для сталі (1), для чавуну (2); б – для мідних олов’янистих (1) і безолов’янистих (2) сплавів; в – алюмінієвих сплавів.
У залежності від умов охолодження і матеріалу виливка в деяких випадках в отримані товщини стінок вносяться визначені корективи. Так, товщина внутрішніх стінок для чавунних і алюмінієвих виливків повинна бути на 10...20 % менше товщини зовнішніх стінок. Для виливків з модифікованого і високоміцного чавунів товщину стінок збільшують на 15...20% у порівнянні з виливками із сірого чавуна. Якщо виливок виготовляється з легованих сталей, товщину стінки збільшують на 20...30% у порівнянні з однотипними виливками з вуглецевих сталей.
Якщо отримана мінімальна товщина стінки виявиться більше зазначеної в кресленні, необхідно за узгодженням з конструктором зробити відповідне коректування. Після цього призначають припуски на механічну обробку, допуски розмірів, формувальні ухили.
Призначення напусків
Виконують спрощення конфігурації деталі шляхом призначення технологічного напуску на поверхні, що неможливо отримати литтям. Напуск — це надлишок металу на поверхні заготівлі, обумовлений необхідністю спростити конфігурацію заготівлі для полегшення умов її одержання.
Технологічний напуск призначається на всі дрібні елементи поверхні, а саме: різьблення, пази, проточки, канавки, скоси, фаски, отвори малого діаметру та інше, що недоцільно, або неможливо отримати в ливарній формі. За результатами аналізу складається ескіз деталі з напусками. На кресленні напуски показують поверх контурів деталі штрихуванням або заливкою іншим кольором (рис. 5.2).
| 
|
Рис. 5.2 Позначення напусків
Призначення припусків на механічну обробку
Після визначення положення виливка в формі призначають припуски на механічну обробку.
Припуск на механічну обробку-це шар металу, що видаляється з поверхні заготівлі з метою одержання необхідних по кресленню форми, розмірів і якості поверхневого шару деталі. Припуски призначають тільки на ті поверхні, необхідні форма і точність розмірів яких не можуть бути досягнуті прийнятим способом одержання заготівлі.
Ці припуски необхідні для забезпечення точності виконання розмірів, взаємного розташування і шорсткості поверхонь при подальшій механічній обробці виливка.
В першу чергу виділяють поверхні які не обробляються надалі, це зазвичай вільні, не спряжені зовнішні поверхні. На ці поверхні не призначають припуск на обробку. На всі інші поверхні, які піддаються подальшій механічній обробці призначається по ГОСТ 26645-85 припуск на механічну обробку (таблиці 5.1 – 5.3).
Призначення припусків виконують в такій послідовності:
- по таблиці 5.1. у відповідності з обраним способом отримання виливки і габаритними розмірами деталі встановлюють клас точності розмірів та маси виливки і ряд припуску на механічну обробку;
- встановлюють номінальний розмір поверхні;
- по обраному класу точності та номінальним розмірам вибирають з ГОСТ 26645-85 допуски на розміри виливки;
- враховуючи обраний допуск на розміри виливки і обраний ряд припуску з ГОСТ 26645-85 вибирають табличний припуск на механічну обробку.
Обраний фактичний припуск у встановлених межах уточнюють таким чином, щоб не було значної розбіжності припусків на обробку.
Таблиця 5.1
Рекомендовані класи точності розмірів та мас і ряди припусків на механічну обробку виливків для різних способів лиття (ГОСТ 26645-85)
| Спосіб лиття | Максималь- ний розмір виливки, мм | Класи точності розмірів і мас та ряди припусків | ||
| Кольорові сплави з tп ≤ 700° | Кольорові сплави з tп ≥ 700° та сірий чавун | Ковкий, високо-міцний, легований чавун та сталі | ||
| Під тиском, вакуумне всмоктування | < 100 | 3т – 5 | 3 – 6 | 4 – 7т |
| > 100 | 3 – 6 | 4 – 7т | 5т – 7 | |
| По виплавленим моделям | < 100 | 3 – 6 | 4 – 7т 1 – 2 | 5т – 7 1 – 2 |
| > 100 | 4 – 7 1 – 2 | 5т – 7 1 – 2 | 5 – 8 1 – 2 | |
| В кокіль, в оболонко-ві та керамічні форми | < 100 | 4 – 9 1 – 2 | 5т – 10 1 – 3 | 5 – 11 1 – 3 |
| 100 – 630 | 5т – 10 1 – 3 | 5 – 11т 1 – 3 | 6 – 11 2 – 4 | |
| > 630 | 5 – 11т 1 – 3 | 6 – 11 2 – 4 | 7т – 12 2 – 5 | |
| В піскові форми, відцентрове лиття | < 630 | 6 – 11 2 – 4 | 7т – 12 2 – 4 | 7 – 13 2 – 5 |
| 630 – 4000 | 7 – 12 2 – 4 | 8 – 13т 3 – 5 | 9т – 13 3 – 6 | |
| > 4000 | 8 – 13т 3 – 5 | 9т – 13 3 – 6 | 9 – 14 4 – 6 | |
| ПРИМІТКА: 1. В чисельнику вказані класи точності розмірів та мас, в знаменнику – ряди припусків . Менші значення відносяться до простих виливків, які виготовляють в умовах масового виробництва; більші – до складних виливків, або виготовленим в умовах дрібносерійного чи одиничного виробництва; проміжні – до виливків середньої складності, виготовленим в умовах механізованого серійного виробництва.. 2. Клас точності мас слід приймати у відповідності з класом точності виливки. |
Розмір виливка складається з додавання до номінального розміру подвійного припуску на обробку та допуску на розмір. Всі зовнішні поверхні виливка збільшують на відповідну величину припуску, а внутрішні – зменшують.
Рв = Рд + 2Δ ± δ/2,
де Рв – розмір поверхні виливка, мм;
Рд – розмір поверхні деталі, мм;
Δ – припуск на сторону механічної обробки, мм;
δ – допуск на розмір виливка, мм.
Рис. 5.3 Призначення припусків на механічну обробку
Після визначення припусків на механічну обробку складають таблицю, приклад якої надається.
Вибір ливарних радіусів
Виділяють спряження поверхонь і для забезпечення плавного переходу поверхонь, зниження концентрації напружень і забезпечення технологічності виливка призначають ливарні радіуси – галтелі. Дані про галтелі подані в таблиці 5.4.
Таблиця 5.4
Радіуси спряження поверхонь виливків з чавуну і сталі
| Схема спряження поверхонь | Габаритний розмір деталі, мм | Радіус, мм | |
| Внутрішній rв | Зовнішній rн | ||
| До 50 51 – 100 101 – 250 251 – 500 501 – 750 751 – 1000 Більше 1000 | 1,0 2,0 3,0 5,0 6,0 8,0 10,0 | 0,5 1,0 2,0 3,0 3,0 5,0 5,0 |
Призначення ливарних та формувальних уклонів
При подальшому конструюванні виливка, в залежності від вимог, які ставляться до якості поверхні, визначають формувальні та ливарні уклони. Уклони призначають:
- на оброблювальні поверхні виливка поверх припуску на механічну обробку за рахунок збільшення розмірів виливка;
- на необроблювальні поверхні виливка, що не спряжені по контуру з іншими деталями;
Рис. 5.4 Призначення ливарних та формувальних уклонів виливків
Значення формувальних та ливарних уклонів, в залежності від матеріалу модельного комплекту та розмірів поверхонь регламентуються ГОСТ 3212-80 і надаються у таблиці 5.5.
Таблиця 5.5
Формувальні уклони (ГОСТ 3212-80)
| Висота поверхні, мм | Формувальний уклон, градусах | ||||||||
| При використання піскових та глинистих сумішей в залежності від комплекту | При використанні сумішей, що твердіють з оснасткою | По витопленим моделям | |||||||
| Металевого чи пластмасового | Дерев’яного | Металевого і оболонкових форм | Металевого і пластмасового | дерев’яного | Для зовнішніх поверхонь | Для внутрішніх поверхонь | |||
| d < h | d > h | d < h | d > h | ||||||
| До10 10 – 18 19 – 30 31 – 50 51 – 80 81 – 120 121 – 180 181 – 250 251 – 315 316 – 400 401 – 500 501 – 630 631 – 800 801 - 1000 | 2° 17’ 1° 36’ 1° 09’ 0° 48’ 0° 34’ 0° 26’ 0° 19’ 0° 19’ 0° 19’ 0° 18’ 0° 17’ 0° 17’ 0° 16’ - | 4° 34’ 3° 11’ 2° 40’ 1° 42’ 1° 13’ 0° 54’ 0° 38’ 0° 37’ 0° 37’ 0° 36’ 0° 35’ 0° 33’ 0° 19’ - | 2° 54’ 1° 54’ 1° 31’ 0° 02’ 0° 43’ 0° 32’ 0° 23’ 0° 22’ 0° 22’ 0° 21’ 0° 21’ 0° 19’ 0° 19’ 0° 19’ | 5° 45’ 3° 49’ 3° 03’ 2° 05’ 1’ 26’ 1° 03’ 0° 46’ 0° 44’ 0° 44’ 0° 43’ 0° 41’ 0° 38’ 0° 38’ 0° 38’ | 1° 43’ 1° 16’ 0° 57’ 0° 41’ 0° 30’ 0° 23’ 0° 17’ 0° 14’ 0° 14’ - - - - - | 3° 26’ 2° 32’ 1° 54’ 1° 16’ 0° 54’ 0° 40’ 0° 29’ 0° 28’ 0° 28’ 0° 26’ 0° 26’ 0° 24’ 0° 24’ - | 4° 00’ 2° 52’ 2° 17’ 1° 29’ 1° 04’ 0° 46’ 0° 34’ 0° 33’ 0° 33’ 0° 32’ 0° 31’ 0° 29’ 0° 29’ 0° 29’ | 0° 30’ 0° 20’ 0° 15’ 0° 15’ 0° 10’ 0° 10’ - - - - - - - - | 1°30’ 1°00’ 0° 45’ 0° 45’ 0° 30’ 0° 30’ - - - - - - - - |
За результатами проектування складається креслення виливка. На кресленні виливка необхідно вказати розміри виливка, ливарні уклони та радіуси.
Інформаційні джерела:
1. Технологія конструкційних матеріалів./За ред. А.М. Сологуба. - К.: Вища школа, 1993 –
300 с.
2. Большаков В.І., Береза О.Ю., Харченко В.І. Прикладне матеріалознавство: Підручник. Дніпропетровськ: РВА „Дніпро VAL”.2000 – 290 с.
3. Технология конструкционних материалов. /Г.А. Прейс, М.А. Сологуб, И.А. Рожнецкий/ - К.: Вища школа 1991 – 391 с.
4. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов, М.: Машиностроение. 1990 - 351 с.
Дата добавления: 2015-03-14; просмотров: 1595;