Уникальный пресс для авиастроителей!При конструировании литых заготовок следует избегать местных скоплений металла, утолщений, массивов, образующих горячие места. Пример изменения конструкции фланца представлен на рис. 2.10. Скопление металла (рис. 2.10, а) может вызвать деформацию и даже трещины в отливке. Использование конструкции фланца с выемкой внизу (рис. 2.10, б), помимо экономии материала, снижает вероятность деформаций и трещин, а конструктивное исполнение с выемкой сверху (рис. 2.10, в), кроме того, снижает трудоемкость механической обработки заготовки.

Рис. 2.10. Устранение массивов на отливке фланца: а — конструкция нетехнологична, б — конструкция более технологична, в — рациональная
конструкция

Рис. 2.11. Изменение конструкции заготовки с целью обеспечения выхода газов из
стержня:
а — нетехнологичная конструкция, б — рациональная конструкция

Форма отливки должна обеспечивать всплывание неметаллических включений и выход газов, выделяющихся при остывании отливки в результате понижения растворимости газов в металле с уменьшением его температуры. При конструировании внутренних полостей необходимо обеспечивать выход газов, выделяющихся из стержней при заливке металла. На рис. 2.11 показан процесс отработки конструкции литой заготовки на технологичность. Нетехнологичность конструкции заготовки, представленной на рис. 2.11, о, заключается в наличии внутренней узкой полости, в которой при заливке металла возможен смыв части стержня и возникновения утолщения, а также образование газовой пористости вследствие затрудненного удаления газов из полости. Для устранения смыва перегородки расстояние между ближайшими стенками должно удовлетворять условию:

где S₁, S₂ — толщины стенок литой заготовки; b — ширина узкой полости.

Для удаления выделяющихся газов в конструкции литой заготовки могут быть предусмотрены специальные отверстия, что приводит к повышению ее стоимости, а в ряде случаев такое изменение конструкции заготовки неприемлемо по служебному назначению. Для улучшения условий охлаждения и снижения термических напряжений в литой заготовке в ее конструкцию вводят ранты (рис. 2.11,6), ширина которых принимается равной толщине стенки, а высота h = 1,5S₂.

Следует избегать выполнения в заготовке отверстий малого диаметра и большой длины. Для определения минимального диаметра отверстий можно пользоваться формулой:

где d — минимально возможный диаметр отверстия, который может быть получен при изготовлении литой заготовки в разовых песчаноглинистых формах, мм; d₀ — минимальный диаметр, который получают в литой заготовке с минимальной толщиной стенки, мм; l — длина отверстия, мм.

Для алюминиевых сплавов и бронзы d₀ = 5 мм; для чугунов d₀ = 7 мм; для сталей d₀ = 10 мм.

Для увеличения жесткости и прочности литых заготовок и как средство улучшения условий получения отливки применяют оребрение. Целесообразное расположение ребер позволяет улучшить заполнение элементов отливки металлом и предупредить возникновение усадочных раковин и внутренних напряжений.

На рис. 2.12 представлены основные формы ребер. Ребра, расположенные в плоскости, перпендикулярной направлению разъема литейной формы, следует выполнять с литейными уклонами. По прочности лучше ребра с утолщением наверху, но формовка таких ребер требует применения стержней. Ребра отливают высотой, равной (2— 6)S Низкие ребра ослабляют деталь, не увеличивая существенно ее жесткости. более высокие — плохо отливаются.

Участки перехода ребер в тело заготовки следует выполнять радиусами R не менее 3—6 мм. Обоснованное использование ребер при проектировании литых заготовок не только обеспечивает увеличение жесткости и прочности, но и увеличивает коэффициент использования материала и уменьшает затраты на механическую обработку заготовки.

При проектировании литой заготовки рекомендуется применять стенки наименьшей толщины, допускаемой условиями литья и прочностью детали. Толщину стенок выбирают в зависимости от величины приведенного габарита детали N, определяемого по формуле:

где l — длина детали, мм; b — ширина детали, мм; h — высота детали, мм.
На рис. 2.13 приведены зависимости минимальной толщины стенок от приведенных габаритов детали для различных сплавов. График составлен для наружных стенок при литье в песчаные формы для заготовок 2-го и 3-го классов точности. Толщину внутренних стенок, перегородок и ребер делают в среднем на 20 % меньше. Сложные отливки, формируемые в нескольких опоках с применением большого числа стержней, необходимо делать более толстостенными.

Кроме выбора толщины стенок на коэффициент использования материала оказывает влияние простановка размеров на отливке.
Простановка размеров на чертежах литых заготовок должна отражать расположение литейных баз и баз на механической обработке, а также учитывать отклонения размеров.