Погрешность размеров геометрической формы и массы отливок

Специфической особенностью получения отливок является сложность процессов формирования их размеров и конфигурации. В простейшем случае точность отливки определяется технологической точностью выполнения следующих технологических операций и стадий: изготовление модели - изготовление стержней и полуформ - сборка формы - плавка сплава и заливка его в форму - затвердевание и охлаждение отливки. При производственном осуществлении каждой из стадий и операций действует множество факторов, приводящих к погрешностям размеров, геометрии и массы отливки.

Наиболее значимую роль в формировании погрешностей отливок играют:

1. Явление так называемой литейной усадки. Большое влияние на форми­рование точности размеров отливки оказывают элементы полуформ и особенно стержней, препятствующих свободной усадке частей отливки, что приводит к зависимости погрешностей от конфигурации отливки и технологических особенностей ее изготовления.

2. Место размещения замеряемого элемента отливки в литейной форме, которая обычно состоит из двух полуформ. Если элемент замера (размер отливки) располагается в одной полуформе, то вероятность его более точного получения выше.

3. Напряжения, возникающие в процессе затвердевания и охлаждения отливки в ней: механические (усадочные), термические и др. Эти напряжения являются причиной искажения формы изготовляемых отливок.

Механические напряжения и деформации возникают в отливке вслед­ствие препятствий ее усадке со стороны элементов формы. Величина механических напряжений зависит главным образом от конструкций отливки, литейной формы, свойств сплава и технологии производства.

Температурные напряжения и деформации возникают при неравномерном распределении температур в отливке, что определяется геометрической формой отливки, расположением литников и прибылей, свойствами формовочных материалов и красок, наличием холодильников и другими факторами.

Размерная точность и шероховатость поверхности отливок

Так как формирование отливки зависит от сложности и технологических особенностей ее изготовления, то для оценки точности отливок их классифицируют. Наиболее распространенной является классификация отливок по пяти группам сложности, разработанная для прейскуранта оптовых цен на отливки.

Точность размеров конкретной отливки зависит от ее сложности, наи­большего габаритного размера и условий производства.

При рассмотрении вопроса фактической, получаемой в производстве точ­ности размеров отливок, изготовляемых различными способами литья, следует иметь в виду такие понятия, как нормальная, повышенная и достижимая точность отливки. Нормальная точность отливки - такая точность всех ее размеров, которая обеспечивается в обычных условиях технологического процесса. Для получения отливок повышенной точности необходимы стабилизация и контроль отдельных параметров техпроцесса. Достижимая точность может быть получена в условиях более жесткой стабилизации и контроля отдельных параметров техпроцесса, и во многих случаях требуется специальная доводка соответствующих размеров оснастки (моделей, стержневых ящиков) и эле­ментов формы. С учетом сложности всех этих мероприятий достижимая точность в большинстве случаев может быть отнесена только к отдельным раз­мерам отливки, элементы которых, как правило, расположены в одной части формы.

Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок

При превалировании в отливке термических напряжений в толстых частях ее должны господствовать растягивающие напряжения. Под их влиянием отливка деформируется (коробится). Чтобы уменьшить термические напряжения в отливке и ее коробление, необходимо придать детали такие конфигурацию и размеры, чтобы различные части детали охлаждались бы в форме с одинаковыми скоростями.

Для минимальных напряжений и короблений важным требованием к ее конструкции является равномерная толщина стенок отливки. Для предупреждения коробления отливок, имеющих разные скорости охлаждения различных элементов, необходимо конструировать деталь по возможности симметричной относительно наиболее длинной оси.

В более сложных случаях особое внимание при конструировании отливок следует уделить соблюдению условия свободной усадки конструкции.

Например, при изготовлении шкива из углеродистой стали, когда развиваются преимущественно термические напряжения, можно заключить: в толстых спицах возникнут растягивающие, а в тонком ободе сжимающие напряжения. В результате получится так называемая «утяжка обода». В отливке зубчатого колеса с толстым ободом и с тонкими спицами возникает обратная картина напряжений. Отливка также не получится круглой. В такой отливке колеса будет уже прогибаться обод между спицами. Чтобы уменьшить деформации подобных отливок, в них можно заменить прямые спицы на изогнутые.

Однако наиболее целесообразно для получения отливки без искажения ее формы использовать принцип обеспечения одинаковой усадки различных частей отливки. Чтобы не было прогиба обода, а усадка его была во всех случаях одинаковой, нужно вместо спиц делать диск. Для уменьшения массы колеса необходимо диск сделать по возможности меньшего сечения. В данном случае изготовления отливки, представляющей собой связанную систему обод - диск - втулка, усадка диска и втулки должна быть равна усадке обода. Если она будет меньше, в отливке появятся напряжения (растягивающие в ободе), но искажения круглой формы обода не произойдет.

Величина коробления чугунных отливок зависит от марки чугуна, так как коробление чугунных отливок, вызванное пластической деформацией, уменьшается с увеличением прочности чугуна. Переход от СЧ20 к СЧ35 уменьшает коробление отливки от действия внешних сил на 30%. Что касается стальных отливок, то снижение содержания углерода в сталях всех марок приводит к уменьшению при прочих равных условиях термических и фазовых напряжений в отливках. Вследствие этого выбором стали можно уменьшить склонность данной конструкции отливки к короблению.

Пространственные отклонения отливки образуются вследствие дефор­мации модели, формы, изменения точности сборочных операций.

Массовая точность отливок

Повышение точности массы отливок позволяет:

1. Экономить металл при их изготовлении.

2. Снизить массу машин.

3. Обеспечить их однородность по массе.

4. Увеличить прочность, надежность и экономичность машин в работе.

Требования по точности массы устанавливают в зависимости от назначения отливок, они определяются допустимыми отклонениями верхних значений.

Высокие требования по точности массы (3%) предъявляются к деталям машин типа маховик, шкив; средние (3…6%) - к деталям машин, предназначенных для движения (автомобили, вагоны); низкие (6% и более) - к деталям машин, устанавливаемых неподвижно (станины станков). Погрешности массы отливки могут колебаться в значительных пределах (2…10%) в зависимости от способа и технологии литья, габаритных размеров отливки, ее сложности и т. д.

Большое влияние на погрешность массы отливок оказывает отклонение плотности чугунов (кг/м³), достигающее значительных величин: для серого чугуна 7100 ± 200, ковкого 7300 ± 100 и белого 7500 ± 200.

Основными путями повышения точности массы отливок являются сниже­ние колебания плотности чугуна и геометрической точности отливок. Влияние погрешностей формы, взаимного расположения поверхностей и шероховатости на порядок ниже.

Снижение колебания плотности чугунов зависит от качества сырья, применяемого плавильного оборудования и соблюдения режимов плавки, обеспечивающих стабильность их свойств. Стабильность свойств оказывает существенное влияние на точность отливок, снижая колебания величины усадки чугунов.

Для повышения точности размеров отливок и ее массы необходимо шире внедрять в производство размерные расчеты литейной формы и анализ возможных погрешностей получаемой отливки.

Стабилизация технологического процесса изготовления, контроль его параметров, повышение уровня производства, применение современного оборудования являются основными резервами повышения точности размеров отливок.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: