Разработка чертежа отливки. Определение нормы расхода металла и технологической себестоимости отливки

1. Основы литейного производства.

1.1.  Литейные сплавы и их свойства.

В условиях современного литейного производства около 69% всех отливок (по массе) изготовляют из чугуна, 24% из стали и 7% из цветных сплавов.

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, а также по химическому составу - нелегированные и легированные чугуны.

Из черных сплавов наибольшее применение получили отливки из серого чугуна, который является технологичным материалом. Его расплав обладает хорошей жидкотекучестью, малой склонностью к образованию усадочных дефектов. Из него можно изготовлять отливки самой сложной конфигурации с толщиной стенок от 2 до 500 мм.

В основу стандартизации серого чугуна заложен принцип регламентирования минимального допустимого значения временного сопротивления разрыву при растяжении. В соответствии с этим принципом марки чугуна по ГОСТ 1412-85 обозначаются СЧ00, СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35.

Ковкий чугун имеет высокую прочность и пластичность. КЧ хорошо поддается запрессовке, расчеканке и легко заполняет зазоры. Отливки из ферритного КЧ можно подвергать холодной правке, из перлитного - в горячем состоянии.

По способности выдерживать высокие механические нагрузки при наименьших деформациях и массе ВЧ значительно превосходит КЧ, сталь и особенно СЧ. Масса литых деталей из ВЧ может быть на 5-10% ниже по сравнению с КЧ и литой сталью, на 10-20% меньше по сравнению с стальными поковками и штамповками.

ВЧ успешно заменяет КЧ, СЧ, и углеродистую сталь в деталях, работающих в условиях тепловых ударов, высоких давлений, знакопеременных динамических нагрузок.

Для получения отливок используются углеродистые стали марок 15, 20Л, 25Л...55Л, где цифра показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента, а буква Л - литая. Примеры условных обозначений: для отливок из сталей марки 25Л, I группы: 25Л-I ГОСТ 977-88, а также из  низко и высоколегированной  стали  со  специальными свойствами 20ГЛ, 30ГСЛ, 45ФЛ, 30ХНМЛ, 20ДХЛ, 12ДХН1МФЛ (ГОСТ 2176-77).

Механические свойства сталей определяются содержанием углерода; по мере его увеличения от 0,15 до 0,55% sв возрастает от 400 до 600 МПа, а d снижается с 24 до 10%, уменьшается также ударная вязкость с 0,49 до 0,24 МДж/м2. Отливки из углеродистых сталей обычно подвергаются термической обработке для снятия литейных напряжений и улучшения структуры. Применяются отжиг или нормализация при температуре 900-860⁰С. После нормализации обычно дается отпуск при 620-680⁰С.

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 sв, модуль упругости Е и т.п.) при разработке чертежа на отливку и техпроцесса литья в  отчете по практическому занятию и в пояснительной записке контрольной работы 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, %:

                                                                          ( 1-1 ) 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 1520-1620ºС;

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

3.3. Алюминиевые сплавы 680-770ºС.

1.2. Классификация отливок и выбор способа литья

Основными признаками, принятыми при классификации отливок по группам сложности, являются геометрическая форма, конфигурация наружных поверхностей, конфигурация и характер расположения внутренних полостей отливок, технологические особенности процесса изготовления и т. п.

По степени сложности отливки, изготовляемые в песчаных формах и под давлением, подразделяются на шесть групп, и изготовленные центробежным литьем, в кокиль, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям - на пять групп.

Первая группа - простые отливки. Отливки преимущественно плоские, цилиндрические, полусферические, общего назначения. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер, буртов, фланцев, отверстий. Внутренние полости отсутствуют. Поверхности механически не обрабатываются или обрабатываются только