Литье. Особенности конструкции отливок

В конструкции отливки должна быть предусмотрена возможность свободного удаления из внутренних полостей стержневой горелой смеси и каркасов. Если внутренняя полость отливки по каким-либо причинам должна быть закрытой, следует запроектировать специальные отверстия для удаления через них стержневой смеси и каркасов, а затем их заглушить. Уменьшение количества стержней или замена стержней болванами удешевляет производство и сокращает его цикл. Для обеспечения беспрепятственного заполнения формы жидким металлом в конструкции литых деталей должны отсутствовать резкие повороты, карманы и большое разветвление стенок. Также следует избегать больших плоскостей, которые при заливке могут оказаться обращенными горизонтально кверху.

Получение здоровых отливок возможно лишь в случае такого расположения крупных сечений, при котором исключается их питание из близлежащих тонких частей отливки. Это правило приобретает особое значение при изготовлении деталей из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, а также из белого чугуна, которые отличаются большой объемной усадкой. В связи с этим конструкция литых деталей должна соответствовать принципу направленного затвердевания.

Принцип направленного затвердевания состоит в достижении последовательного затвердевания отливки, начиная от частей более тонких, располагаемых при заливке внизу, кончая более массивными частями отливки, находящимися вверху и питаемыми при их затвердевании прибылями. В этом случае каждая выше расположенная часть отливки способна непрерывно передавать находящийся в ней еще жидкий сплав в нижнюю часть отливки, являясь для нее как бы прибылью, препятствуя образованию в ней усадочной раковины и связанной с ней пористости Для того чтобы конфигурация литых деталей соответствовала принципу направленного затвердевания, при конструировании необходимо соблюдать следующие условия. Вертикальные стенки детали должны быть выполнены с постепенным утолщением кверху за счет конструктивного уклона в 5-6° для отливок из стали и 8-10° для отливок из цветных сплавов. Сочленение стенок часто создает в отливках тепловые узлы, поэтому расположенные над этими узлами стенки должны иметь большее сечение, чем сечение узла.

Правильность выбора того или иного сечения проверяется методом вписанных окружностей или выкатывающихся шариков. Согласно этому способу окружность, вписанная в любой узел отливки, должна свободно проходить по сечениям, соединяющим узел с прибылью. Вписанные окружности в теле отливки покажут соотношение толщины и объема отдельных сечений и узлов отливки и определят самые неблагоприятные ее места. На фиг. 22,а представлена неудачная конструкция отливки, из тела которой окружность А выкатиться в прибыль не может; технологичная конструкция этой же отливки показана на фиг. 22,6. На фиг. 22,в показано сечение стальной отливки, в утолщенной части которой образовалась усадочная раковина, свидетельствующая о том, что вышележащая стенка, соединяющая эту часть с прибылью, тоньше ее. В этом случае шарик, вписанный в это сечение, не может выкатиться.
При разработке чертежа литой детали необходимо учитывать припуски на механическую обработку. Конструктор, закончив разработку литой детали, до нанесения припусков на механическую обработку может считать ее технологичной. Между тем после нанесения припусков деталь оказывается не технологичной вследствие образования скопления металла в недоступных для установки прибыли местах. Это приводит к значительным затруднениям при проектировании технологического процесса, повышенному браку и увеличению в связи с этим себестоимости готовой продукции.

Отливки должны конструироваться с учетом условий их последующей эксплуатации. Если деталь при работе будет подвергаться постоянному гидравлическому давлению, в конструкции следует предусмотреть надежное крепление стержней с помощью знаков, а не при помощи жеребеек. Базовые поверхности на чертеже отливки должны быть отмечены, для того чтобы при разработке технологического процесса формовки они не попали в плоскость разъема.

Таким образом, основное правило конструирования литых деталей состоит в придании им наиболее простой внешней формы и в максимальном устранении резких переходов и разветвлений внутренних стенок. Деталь должна иметь спокойные, обтекаемые формы, причем, чем ниже литейные свойства металла, тем тщательнее должно выполняться это требование.