Механические взаимодействия между отливкой и металлической формой, страница 5

·  двухразмерное, однородное состояние растягивающего напряжения, появляющееся в стенках отливки у wholes blind ( предполагается, что усадка полностью остановлено в 2 направлениях);

·  axisymmetrical состояние напряжения, которое появляется в тонкостенных цилиндрах и кольцах (подвергающихся внутреннему давлению в результате сопротивления стержней).

Преобразование данных формул для выше упомянутых 2 случаев можно найти в (25). Для более сложных форм был поделан целый ряд упрощений. Некоторые из них подобны тем упрощениям, которые часто используются на практике при расчете соединений испытывающих на себе нагрузку или термическое сжатие.

Все результаты уже были использованы в сложных компьютерных программах для расчётов сил сопротивления трению, которые возникают при удалении отливки из формы. Данная программа детально описана в (27), является практическим инструментом помогающим как конструкторам металлических форм и отливок, так и технологам. Эта программа относительно легка и быстра в использовании, благодаря упрощенному геометрическому анализу. Она написана на Паскале и работает на машине типа РС с монохромовыми мониторами и графическими редакторами типа HGG. На рис.8 и 9 даны образцы копий экранов имеющиеся в программе и показывающие методы упрощений форм отливок. Рис.10 представляет образец с результатами вычислений.

3.Анализ прочности отливок и элементов моделей.

3.1Данные материала.

Большие силы трения, возникающие при удалении отливок могут быть опасны и должны учитываться при конструировании формы. Значения напряжения представленного на рис.2 могут быть использованы как приблизительные значения предела прочности при растяжении материала отливки при заданной температуре (минимальные значения для данной группы сплавов). Однако эти значения не подходят, если пластическая деформация недопустима. Например, необходимо определить допустимое давление выталкивателя на поверхность отливок. Хорошо известная формула, выражающая максимальное значение единицы давления плоского лицевого цилиндрического пуансона, который не превысит максимальную точку предельного напряжения в материале, таково:

r=2.57^.s_pl

где: s_pl является точкой перехода в текучее состояние (при растяжении или сжатии).

Для технических расчетов значения напряжения в конце линейной части кривой зависимости деформации от напряжения часто берется как точка перехода в текучее состояние даже при высоких температурах (5,13).Тем не менее, было найдено эксперементально, что это не допустимо. Более того предел прочности, который мог бы быть использован в формуле (10), нельзя найти на кривой, что для допустимых значений давления (смотри так же пометки на кривых зависимости деформации от напряжения при высоких температурах и статический модуль Юнга, ранее). Специальные эксперементы планировались для определения максимальных значений давления, при которых не было бы вмятин на поверхности отливки. Эксперементальные образцы имеют форму прямоугольного параллелепипеда 20*30*120* мм и отливаются в металлическую форму. Температура отливки измерялась термопарой, погруженной в отливку. Сразу после затвердения одна из стенок формы снималась и отливка последовательно выталкивается в разных местах стальными цилиндрами (с постоянной силой) по мере того как температура снижалась. Некоторые примеры результатов показываются на рис.11. Был получен ряд подобных графиков, причем каждый для различного значения выталкивающего давления. Значение температур, давлений и глубины выемки (0 и 0,05 мм, как показано на рис.1), затем были пересчитаны и получился конечный график, который показан на рис.12. Он может использоваться для определения необходимого диаметра выталкивателя, если только известна сила действующая на него.

Сила самих выталкивателей обычно некритического значения. Однако жесткость длинных брусков подвергаемых сжатию может быть, в принципе, неудовлетворительной из-за тенденции к сгибанию. На рис.13 допустимые длины выталкивателей показываются на графике как функция их диаметров и температуры отливки. Эти значения подсчитывались принимая во внимание диаметры, получающиеся из соответствующих линий затвердевания, которые показаны на рис.12 (равный по всей длине), материалом выталкивателя обычно является инструментальная сталь, содержащая 1% С.