Некоторые основы точности отливок

Точность отливки в Словаре-справочнике В.Н. Иванова определяется как степень приближения размеров, формы, расположения элементов и параметров качества поверхно­стей отливки к соответствующим заданным параметрам детали.

От чего зависит точность отливки. Исследования влияния причин на получаемую точ­ность отливок проводились: Гуляевым Б.Б., Воробьевым Ю.А., Платоновым Б.П. и др. Из публикаций их работ точность отливок всецело зависит от рассева размеров, возникающих от погрешностей при изготовлении элементов формы. По данным анализа Ю.А. Воробье­ва рассев размеров отливок от погрешностей формовки представляет существенные вели­чины. Так:

-при установке стержней: металлических в кокиль 0,2 - 1,2мм,

песчаных в кокиль 0,2 - 1,6мм,

песчаных в песчаную форму 0,8 - 3,0 мм;

-при соединении частей формы: металлических 0,1- 1,0мм,

песчаных 0,2 - 4,0 мм (в зависимости от пло­щади разъема формы 400 - 26 000 см²).

-вследствие взноса моделей: для металлических моделей на две стороны ~ 0,3 мм,

для деревянных ~ 0,5 мм;

-вследствие деформаций при удалении моделей (при размерах отливок от 120 до

1250мм): для оболочковых форм 0,15 - 1,0 мм,

для машинной формовки 0,3 - 1,2 мм,

для песчаных форм по деревянным моделям 0,5-4 мм;

-вследствие деформации под влиянием металлостатического напора

от 0,2 мм для сухих форм до 2,2 мм, для сырых.

Относительное влияние различных технологических факторов на величину допуска характеризуют следующими данными, подтверждаемыми практикой литья:

-влияние модельной оснастки - 15%;

-расталкивание моделей при выемке из формы - 6 %

-деформация форм и стержней в процессе сушки, при транспортировании - 14%;

-сборочные операции (формы) - 18%;

-деформация форм при заливке - 6 %;

-усадка металла - 16 %;

-коробление отливок при литье и термообработке - 12 %.

Таким образом, почти на 60 % точность отливок зависит от качества и точности геометрии формы. Для уменьшения рассева размеров многими авторами рекомендуется повысить точность и прочность форм и стержней и точность сборочных операций. Чтобы уменьшить погрешности сборки, проводят расчеты размеров на основе размерных цепей. При этом весьма важно достижение высокой размерной точности замыкающего звена. Это можно получить путем: 1) повышения точности элементов литейной формы; 2) уменьше­ния количества элементов формы {стержней}; 3) разработки и внедрения конструкций форм и оснастки, при которых отклонения отдельных элементов не приводили бы к суммарной ошибке.

По первому методу точность замыкающего звена (отливки) получается в случае, если средний допуск 8ср каждого звена будет равен:

δ_ср=δ_Δ/(n-1)

где: δ_Δ - величина допуска замыкающего звена размерной цепи;

n - число всех звеньев цепи.

Чтобы получить такие малые допуски, применяют высококачественную оснастку и жесткое выполнение технологических процессов. Из второго метода следует, что чем ко­роче размерная цепь (т.е. чем меньше n-1), тем легче получать отливки с повышенной точностью. Третий метод требует применения таких технологических процессов и оснаст­ки, при которых исключалось бы суммирование всех отклонений размеров отдельных эле­ментов форм. Если считать, что на точность замыкающего звена основное влияние оказы­вает суммарный допуск на усадку и зазоры между формой и стержнями, то его высокая точность может быть получена в случаях, когда допуски на усадку 8ус и на зазоры в знаках δ_З равны кулю. Определить заранее усадку отливок, имеющих различную конфигурацию, трудно, но возможно в местах контактов стержней предусмотреть воздушные зазоры от 0,2 до 2,0 мм, которые резко уменьшат торможение усадки, сделают ее стабильной и при­ведут к получению допуска δ_ус, стремящегося к нулю. Для того, чтобы допуск на зазор δ_З стремился к нулю, формы должны быть без зазора в знаках и с креплением каждого знака стержня, В этом случае точность отливок возрастет, так как не будет происходить сумми­рования ошибок установки каждого стержня. Для установки отдельных независимых друг от друга стержней применяются специальные объемные шаблоны. При уплотнении смеси происходит закрепление стержней, что увеличивает точность и устраняет заливы.

Такой метод применяется при многостержневых отливках, например моторных бло­ках, что позволяет получить отливки с; более высокой точностью. Фирма «Loramendy» (Испания) использует этот принцип в своей технологии "Замковый стержень".

Для увеличения точности отливок требуется создание более совершенных техноло­гий формовки, модельной оснастки и оборудования.

Пространственные отклонения элементов отливок определяются расположением одно­го элемента детали в пространстве по отношению к другому, что определяется поверхно­стями и осями: непараллельностью плоскостей и осей, неперпендикулярностью плоско­стей и осей, торцовым биением, несоосностью относительно базовой поверхности или от­носительно общей оси, радиальным биением, непересечением осей и несимметричностью, смещением оси от номинального расположения. Образуются они вследствие деформации модели, формы, неточности сборочных операций, деформации отливки. Для предупрежде­ния деформации деревянных моделей необходимы систематический контроль этих моде­лей, соблюдение при складировании равновесных условий между влажностью древесины и влажностью воздуха, применение водок епроницаемых покрытий, гидрофобизированной древесины, лигнамона (древесины, обработанной аммиаком, что придает ей прочность и износостойкость), замена деревянных моделей или их частей металлическими или пласт­массовыми. Деформация формы и стержней происходит при извлечении модели из формы или стержня из стержневого ящика, при транспортировании и в процессе тепловой обра­ботки. Для ее устранения механизируют извлечение моделей, применяют приспособления при транспортировании, высушивании и охлаждении форм и стержней, используют мате­риалы с малым коэффициентом термического расширения, упрочняют форму на модели (химическое отверждение, спекание). Для устранения неточностей, связанных со сбороч­ными операциями, применяют приспособления для сборки стержней в узлы, используют способ изготовления форм по моделям с вкладными стержнями, заменяют стержни сыры­ми болванами, применяют неразъемные формы.