Файл: Uch_posobie_red_2014_proekt_tekh_prots_i_mod_opochn_otl_v_pesch_-gl_formakh.docx

В правильно сконструированной литой детали отношение тол­щин стенок h должно удовлетворять неравенству h₁ / h₂ ≤ 2. В машиностроительных отливках приведенное отношение может быть больше: h₁ / h₂ ≤ 4.

Сопряжения стенок, различающихся по толщине менее чем в 2 раза, выполняются посредством радиуса перехода R_п или радиу­са сопряжения R_с (рис. 1.2, а, б, в). Радиус сопряжения R_с можно определить по уравнению

R_с =К(h₁ + h ₂)/2 , (1.1)

где К= ¹/₂ – ¹/₃.

г

Рис. 1.2. Радиусы R_n односторонних (а) и двусторонних (б) переходов, радиусы R _с
сопряжений (в), длина l сопряжений стенок в виде клина (г)

(h₁ h ₂ h ₃ – толщины стенок; а₁ a ₂ a₃ – протяженность отливки;

α – угол сопряжения)

Радиус угловых L-образных сопряжений R_с зависит не только от толщины стенки, но и от угла α между сопрягаемыми стенка­ми (рис. 1.2, в), а также от класса дефектности (табл. 1.5). Классы дефектности 1-й, 2-й, 3-й характеризуют соответственно низкую, среднюю и высокую склонности отливок к таким дефектам, как усадочные раковины, горячие и холодные трещины, ужимины.

При затруднении выбора класса дефектности принять 2-й класс.

Следует также различать радиусы сопряжений R _с и радиусы переходов R_n.
Из рис. 1.2, б видно, что при определении радиуса сопряжения R_с или перехода R_n возможна некоторая неопределенность. Действи­тельно, если радиус определяется для сплошного контура, то при­нимают во внимание толщины стенок h₁
и h₂; если же учесть пока­занный на рисунке штрихом контур, то – толщины стенок h₁ и h₃. Для устранения неопределенности при нахождении R_с и R_n следует учесть протяженность стенок.

Таблица 1.5

Радиусы сопряжений R_с стенок отливки

На основании практического опыта принято граничное значе­ние протяженности [а]_i, которое для первой и второй стенок со­ставляет

[а]₁ = (h₁/2) + 7; [a]₂ = (h ₂/2) + 7. (1.2)

Реальную протяженность стенки конкретной отливки следует сравнить
с гра­ничным значением, вычисленным для каждой из стенок по приведенным уравнениям, и выбрать вид радиуса.

Если a₁ > [a]₁ и а₂ > [а]₂, то определяется R _с; для трех пар неравенств
a₁ < [а]₁ и а₂ < [а]₂, a₁ < [a]₁ и а₂ > [а]₂, a₁ > [а]₁ и а₂ < [а]₂ – R_n.

Радиусы R_n односторонних (рис. 1.2, а) и двусторон­них переходов
(рис. 1.2, б) определяются по табл. 1.6. При прочих равных условиях радиусы сопряжения и переходов для отливок из алю­миниевых сплавов в 1,25 раза меньше, а для стальных сплавов в 1,25 раза больше, чем для чугунных.

Если отношение толщин сопрягаемых стенок более 2, то пере­ход двух стенок выполняют в виде клина (рис. 1.2, г).

Длина клина рассчитывается по уравнению

l= 4( h₁ + h ₂) . (1.3)

Радиусы сопряжения и переходов назначаются при конструи­ровании литой детали. Однако этот параметр является оценочным с точки зрения технологичности, его также назначает технолог после нанесения припусков на сопрягаемые поверхности и технологических напусков.

Таблица 1.6

Радиусы переходов R_n

1.2.2. Литейные радиусы

Литейный радиус предусматривается в углах стенок отливки.

Слишком малый литейный радиус приводит к подрыву формы (стержня), отбелу кромок и появлению холодных трещин в чу­гунных отливках.

Величина литейного радиуса выбирается в зависимости от тол­щины стенки отливки. Толщина стенки определяется из черте­жа детали как наименьшая из сторон, формирующих угол отлив­ки (см. рис. 1.3). Если h₁ меньше h₂ , то для определения литейного радиуса R по табл.1.7 следует принять Н=h ₂ .

Слишком малый литейный радиус приводит к подрыву формы (стержня), отбелу кромок и появлению холодных трещин в чу­гунных отливках.

В реальных отливках на литейный радиус кроме толщины стен­ки влияют склонность к подрыву и трещинам песчано-глинистых форм и стержней при их выеме и склонность к образованию отбела и холодных трещин в чугунных отливках. Эти факторы оценивают­ся тремя классами, которые были названы классами дефектно­сти: 1-й, 2-й и 3-й классы дефектности отливок характеризуют соответ­ственно низкую, среднюю и высокую склонность отливок к назван­ным дефектам. Технолог на основании своего опыта может выбрать необходимый класс и определить литейный радиус по табл. 1.7.

Если угол детали образуется обрабатываемыми поверхностями (рис. 1.3, б), то после нанесения припусков Z₁ и Z₂ литейный ради­ус в отливке может быть определен из соотношения

R = (Z₁ + Z₂)/2. (1.4)

Если угол образуется обрабатываемой и необрабатываемой по­верхностями чугунной детали (рис. 1.3, в), то литейный радиус может быть принят равным
Z – припуску на обрабатываемую поверхность: R=Z.

Рис. 1.3. Литейный радиус R на необрабатываемых поверхностях (а);

на обрабатываемых поверхностях (б, в); на модельной оснастке (г, д);

на углах, образуемых стержнем и плоскостью разъема (е)

(1 – элемент литниковой системы; 2 – модельная плита; МФ – разъем модели
и формы; В, Н – верх и низ формы соответственно; h₁, h₂ – толщины стенок;

Z, Z₁, Z₂ – припуски)

Понятие «литейный радиус» применимо не только к отливке, но и к элементам литниковой системы, поскольку его отсутствие (R = 0) приводит к подрыву формы в элементах литниковой сис­темы (рис. 2, г). На рис. 2, д изображен шлакоуловитель 1 с литейным радиусом и модельная плита 2.

Таблица 1.7

Данные к определению литейного радиуса R

Иногда для предотвра­щения подрыва используют врезку шлакоуловителей с тем, что­бы обеспечить литейный радиус, который должен составлять 2–3 мм.

Требования по литейному радиусу указываются на чертеже от­ливки надписью типа: «Неуказанные литейные радиусы R 3 мм».

Литейный радиус (R = 0) отсутствует в плоскости разъема и на пересечении формы и стержня (см. рис. 1.3, е), так как в этих местах, как правило, образуются заливы, которые впоследствии зачища­ются.

1.2.3. Формовочные (литейные) уклоны

Формовочные (литейные) уклоны предусматриваются на мо­делях, в стерж­невых ящиках, в металлических формах для обеспе­чения извлечения модели из формы, стержня из стержневого ящика и отливки из металлической формы соответственно.

В настоящее время при назначении формовочных уклонов ис­пользуется ГОСТ 3212-92 «Комплекты модельные. Уклоны фор­мовочные. Стержневые знаки. Допуски размеров», согласно кото­рому существует три типа уклонов (рис. 1.4, а, б, в).

Тип 1 назначается на обрабатываемые поверхности детали (N_д – размер детали) сверх припуска на обработку Z (за счет увеличе­ния размеров и массы отливки) (на рис. 1.4, а показан знаком «+»). Тип 2 назначается на необраба-тываемые поверхности отлив­ки, не сопрягаемые по контуру с другими деталями, за счет час­тичного увеличения (знак «+») и уменьшения (знак «–») разме­ров отливки N₀ (рис. 1.4, б). Тип 3 назначается на необрабатыва­емые поверхности отливки, сопрягаемые по контуру с другими деталями, за счет уменьшения размеров детали (на рис. 3, в по­казано знаком «–») и ее массы.

а

д

Рис. 1.4. Типы литейных уклонов, их обозначение на чертеже отливки,
взаимосвязь литейных уклонов с высотой формообразующего элемента
и взаимосвязь литейных уклонов формы и стержня:
а – для обрабатываемых поверхностей; б – для необрабатываемых поверхнос­тей,
не сопрягаемых с другими поверхностями; в – для необрабатываемых по­верхностей, но сопрягаемых с другими поверхностями; г, д – обозначение ли­тейного уклона его углом в градусах; е – то же, абсолютная величина размера уклона α, мм; ж – то же, отношение абсолютной величины размера к высоте формообразующей поверхности;
и – взаимосвязь литейных уклонов формы и стержня, когда для стержня необходим литейный уклон; к – то же, когда у стержня нет литейного уклона

Величина формовочного уклона зависит от высоты, (h₁, h₂, Н) формообразующей поверхности (рис.1.4, г): чем меньше высота (например, h₁), тем больше уклон (угол α₁). Для сырой формовки это связано с тем, что поверхностные слои формы более чем глубокие подвер­жены подрыву.

Формовочные уклоны α на чертежах задаются тремя способами (см. рис. 1.4, д, е, ж).

На чертеже отливки в ТУ литейные уклоны указываются обя­зательной строкой, например, типа: «Неуказанные литейные укло­ны – не более 2°».

Если в стержневом ящике требуется выполнение уклона на вертикальную стенку отливки, то согласно ГОСТ 3212-92 величина его дол­жна соответствовать уклону модели на эту стенку (угол а на рис. 1.4, и) для соблюдения равномерной толщины стенки отливки, если же уклон не требуется, то допускается вариант, показанный на рис. 1.4, к.

Правильно выбранные тип и величина уклона обеспечивают наиболее рациональные значения толщины стенки отливки и ее массы. На величину литейного уклона влияют следующие факторы:

– материал и чистота поверхности модели (стержневого ящика);

– вид поверхности: внутренняя или внешняя;

– наличие антифрикционных смазок;

– технологические свойства формовочных смесей.

В последнее десятилетие появились новые процессы формов­ки, которые обеспечивают изготовление качественной формы при значительно меньших уклонах (в частности, импульсная фор­мовка сетевого давления). При вакуумной формовке возможно изготовление форм с нулевыми или даже отрицательными укло­нами.

При изготовлении отливок в металлических формах также пре­дусматрива-ются уклоны для обеспечения (облегчения) извлече­ния отливок, но они не называются формовочными. Стандарты для их назначения в настоящее время не разработаны.

По ГОСТ 3212-92 можно назначать уклоны для моделей при литье по выплавляемым моделям, которые по существу явля­ются отливками. Тем не менее уклоны называются формовоч­ными.

Следовательно, уклоны необходимы на моделях (затем они пе­редаются формам и потом отливкам), в стержневых ящиках (затем они передаются стержням и потом отливкам), в металличе­ских формах и на металлических стержнях (затем они передаются отливкам). Назначение уклонов одинаковое – обеспечить извле­чение модели, стержня, отливки. Однако в случае изготовления моделей и стержней уклоны обеспечивают извлечение при формовке, поэтому они называются формовочными. В случае металлических форм уклоны обеспечивают извлечение отливки, поэтому называются просто уклонами, или литейными уклонами.

Актуальным является предложение о названии всех уклонов «литейными» и разработке единой методики их определения для всех технологических процессов изготовления форм, стержней и отливок.

Статистическая обработка данных табл. 1.8 ГОСТ 3212-92 по методу наименьших квадратов позволила получить уравнение единицы i_л.у. литейных уклонов, в микрометрах, в зависимости от высоты h формообразующей поверхности [1]:

i_л.у. = 1,4616 + 7,52 ·10^-3h + 11,68·10^-6h². (1.5)

ГОСТ 3212-92 предложено 22 класса литейных (формовочных) уклонов,
в которых итожена тенденция в сторону больших значений уклонов¹. Значе­ния литейных (формовочных) уклонов приведены в табл. 1.8, при этом 1-й класс является перспективным. Значения уклонов при­ведены в градусах с точностью до минут и в миллиметрах.

В рекомендательной табл. 1.9 приведены данные по назначе­нию классов литейных уклонов. При этом классы литейных укло­нов назначаются по следующим входным параметрам: технологи­ческий процесс, вид поверхности (наружная, внутренняя), мате­риал моделей, вид формовки, вид отверждения форм и стерж­ней, заливаемый сплав при литье в металлические формы.

Табл.1.9 является открытой, т. е. ее структура позволяет вносить новые технологические процессы, а также учитывать совер­шенствование существующих. По ГОСТ Р 53464-2009 принято, что под точностью отливки понимается степень приближения ее размеров, формы, располо­жения, показателей качества поверхности и массы к соответству­ющим параметрам детали. Поэтому однозначно можно утверждать, что одним из показателей степени приближения яв­ляются литейные уклоны, а именно класс литейных уклонов, который должен быть указан на чертеже детали или отливки вме­сте с параметрами точности по ГОСТ Р 53464-2009.

Следует отметить, что надпись на чертеже отливки в техничес­ких условиях «Неуказанные уклоны не более 2» часто воспринима­лся однозначно – укло-
ны 2°. Однако уклоны зависят от высоты формообразующей поверхности и их значения будут разными для поверхностей с разными высотами.

Данные, приведенные в табл. 1.8 и 1.9, не утверждены в Гос­стандарте
и могут быть использованы только в качестве рекомен­даций.