Анализ конструкции литой детали. Технологичность конструкции детали. Направленное затвердевание отливки

1. Анализ конструкции литой детали.

Анализ конструкции литой детали проводится на основании чертежа или эскиза детали, полученной студентом при выдаче задания на РГР.

1.1. Назначение, описание и технические требования  детали.

Служебное назначение, основные условия эксплуатации и нагрузки, возникающие при работе детали в составе устройства, описываются студентом по чертежу на деталь, а также на основании консультаций с преподавателем.

Конструкция детали описывается путем указания основных частей, из которых состоит деталь, марки металла с указанием ГОСТа и характерных размеров детали с допусками.

Технически требования приводятся по чертежу детали с пояснениями по отдельным требованиям при необходимости.

1.2. Основные механические и литейные характеристики металла детали.

Чугуны классифицируются по форме включения графита - серый чугун с пластинчатым графитом (СЧ) ГОСТ 1412-85, чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ), высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧ) ГОСТ  7293-85  , ковкий чугун с хлопьевидным графитом (КЧ) ГОСТ 1215-79.

Отливки получают из конструкционной нелегированной и легированной стали марок 15Л, 20Л, 25Л...55Л (ГОСТ  977-88),  из  высоколегированной  стали  со  специальными свойствами 20ГЛ, 30ГСЛ, 45ФЛ, 30ХНМЛ, 20ДХЛ, 12ДХН1МФЛ (ГОСТ 2176-77).

Литейные алюминиевые литейные сплавы по ГОСТ 1583-93 маркируются сочетанием букв и цифр, где буквы означают легирующие компоненты, а цифры - их содержание в сплаве. Так, сплав АК5М2 расшифровывается : сплав алюминиевый (А), содержащий в качестве легирующих компонентов 5% кремния (К5) и 2% меди (М2)

В дополнение к химическому составу и типовым прочностным свойствам металла (предел прочности на растяжение, модуль упругости и т.п.) при разработке чертежа на отливку и техпроцесса литья в  пояснительной записке РГР или  курсового проекта необходимо оценить  металл отливки по литейным свойствам:

1. Жидкотекучесть – это способность металла перемещаться в расплавленном состоянии по каналам литейной формы.

2.  Усадка сплава характеризуется линейной усадкой и объёмной усадкой. Литейная усадка – это уменьшение размеров отливки при её охлаждении (негативный фактор). Линейную усадку определяют соотношением, %:

                                                                          (  ) где l_ф и l_от - размеры полости формы и отливки при температуре 20⁰С

Линейная усадка для чугуна составляет 0,9…1,5%, для сталей 2…2,4%, для алюминиевых сплавов 0,9…1,5%. Усадка сплава учитывается при проектировании модели литейной формы.

3. Температура заливки металла:

3.1. Сталь литейная 1520-1620С;

3.2. Чугун СЧ – 1350-1450С, ВЧ – 1400-1500С;

3.3. Алюминиевые сплавы 680-770С.

4. Склонность к образованию трещин.

5. Способность металла образовывать пористую структуру и газовые раковины.

1.3. Технологичность конструкции детали.

Анализ технологичностиконструкции литой детали заключается в определении качественных признаков не технологичности с пояснениями и  количественной оценке технологичности конструкции литой детали по коэффициенту точности размеров  и коэффициенту шероховатости поверхностей. Важнейшими показателями технологичности литой детали являются: коэффициент использования материала (КИМ), коэффициент выхода годного (КВГ) и коэффициент использования заготовки (КИЗ).

Качественные признаки не технологичности:

Требования по геометрическим размерам отливки

Минимальную толщину детали х, мм определяют на диаграмме (рис.2.1) в зависимости от приведенного габаритного размера N:

N=,где l, b, h - длина, ширина, высота отливки, мм

Толщина внутренних стенок и ребер принимают на 10…20% меньше толщины наружных стенок.

У литых деталей толщину стенки необходимо назначать с учетом требуемой расчетной прочности, жидкотекучести сплава и заполняемости формы. Всякое увеличение толщины стенки приводит к замедлению скорости кристаллизации сплава, что сказывается на неоднородности структуры, снижении прочности и возникновении  дефектов отливки.

Для выбора или оценки наименьшей толщины  стенки отливки при литье в песчаные формы может быть использована табл. 2.1.

Рис. 2.1. Диаграмма для определения минимальной толщины стенок отливок.: 1- стали; 2- чугуна; 3 – бронзы; 4 алюминиевых сплавов.

Во избежание коробления и появления трещин, конструкция отливки должна обеспечивать достаточную сопротивляемость усадочным и термическим напряжениям. Для этого в конструкции необходимо предусмотреть плавные переходы с толстого на тонкое сечение.

Внутренние полости литых деталей следует конструировать так, чтобы избежать применения стержней, которые усложняют и удорожают процесс изготовления формы. По возможности стержни желательно заменять выступающими частями формы.

При конструировании отливок с ребрами следует пользоваться следующими рекомендациями:

1. Толщина наружных ребер жесткости не должна превышать 0,8 наименьшей