А. Н. Блазнов Расчет заготовок и режимов обработки при изготовлении изделий литьем, обработкой давлением, сваркой и резанием (стр. 2 из 15)
Обработка материалов резанием
Сущность обработки резанием. Изучение металлорежущих станков и инструментов [2-7 (разделы: физические основы резания металлов; металлорежущие станки и инструменты)], [8, 10-12, 31, 32].
Параметры резания: глубина, подача, скорость, сила и мощность резания при точении, фрезеровании, сверлении. Расчет режимов резания [2-7 (раздел «Режимы резания»)], [8, 9, 31, 32].
Порошковая металлургия
Технологический процесс получения изделий из металлических порошков (металлокерамика). Операции формования, спекания, обработки. Примеры металлокерамических изделий, их свойства [1-7 (раздел «Производство деталей из металлических порошков»)], [27].
1 ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
1.1 Понятие о литниковой системе
Литейная форма заполняется жидким металлом через каналы, которые называют литниковой системой. Конструкция литниковой системы зависит от свойств сплава – его жидкотекучести и усадки. Расход металла на литниковую систему зависит от ее конструкции и обычно составляет от 20 до 40 % массы отливки для серого чугуна, от 30 до 60 % – для белого чугуна, от 60 до 80 % – для стали, от 35 до 80 % – для цветных сплавов.
Основными элементами литниковой системы являются литейная воронка 3, стояк 4, шлакоуловитель 5, питатель 6, выпор-канал 2, прибыли 1, 10 (рисунок 1.1).
Жидкий металл заливается через воронку 3 и заполняет всю литниковую систему. В шлакоуловителе 5 «всплывают» и задерживаются посторонние примеси, имеющие меньшую массу, чем расплавленный металл. Прибыли 1 и 10 кристаллизуются позже отливки 9 и питают отливку жидким металлом, компенсируя усадку сплава в отливке
и предотвращая образование усадочных дефектов (раковин, трещин). Выпор-канал 2 служит для вывода газов из формы. Открытая прибыль 1, расположенная в верхней части литейной формы, играет роль питающей прибыли и выпор-канала одновременно.
1, 10 – прибыли; 2 – выпор-канал; 3 – литейная воронка; 4 – стояк;
5 – шлакоуловитель; 6 – питатель; 7 – опока; 8 – формующая смесь (земля); 9 – отливка
Рисунок 1.1 – Литниковая система
Все сплавы в момент кристаллизации подвержены усадке. Под усадкой понимают свойство металлов и сплавов уменьшаться в объеме и линейных размерах при затвердевании и охлаждении. Линейная усадка (уменьшение отливки в линейных размерах) приводит к возникновению усадочных внутренних напряжений, которые могут вызвать коробление отливки и возникновение трещин. Объемная усадка (уменьшение объема металла при затвердевании и остывании) приводит к образованию усадочных раковин, которые представляют собой пустоты в отливках. Для борьбы с этими дефектами используют следующие способы. Для предупреждения возникновения внутренних напряжений при конструировании предусматривают закругления (галтели) для острых углов и не допускают большого количества выступающих частей. Также предусматривают плавный переход от толстой к тонкой стенке и литейные уклоны.
Линейная усадка отливок из серого чугуна в среднем достигает 1 %, из стали – 2 %; из сплавов цветных металлов – 1,5 %. На практике линейные размеры модели увеличивают по сравнению с размерами детали на величину усадки.
Линейная усадка рассчитывается по формуле:
, (1.1)где lмод, lдет – размеры модели и детали по чертежу соответственно, мм.
Для предупреждения образования усадочной раковины на отливке предусматривают прибыль с таким расчетом, чтобы металл в прибыли затвердевал в последнюю очередь, при этом усадочная раковина будет образовываться в прибыли.
Выпоры делают на самых высоких точках отливки и желательно со стороны, противоположной подводу металла. Ставить выпор на массивных частях отливки не рекомендуется, так как он, имея меньшее сечение и затвердевая раньше отливки, будет питаться ее металлом – в результате под выпором в отливке образуется раковина или пористость.
1.2 Выбор положения отливки в форме и поверхности разъема
При назначении положения отливки в форме необходимо:
а) наиболее важные части отливки расположить в нижней части формы, так как металл получается в этих местах наиболее плотным;
б) отливку расположить в форме так, чтобы обеспечить ее направленное затвердевание и питание;
в) поверхности отливки, служащие базой при механической обработке, расположить в одной форме;
г) обрабатываемые поверхности расположить внизу, вертикально или наклонно.
Отливки из сплавов с большой усадкой (сталь, ковкий чугун) следует помещать в форме так, чтобы наиболее массивные части, требующие дополнительного питания, находились вверху.
На отливках из серого чугуна, где усадка небольшая, наоборот, массивные части рекомендуется размещать внизу.
При определении поверхности разъема нужно, чтобы:
а) форма и модель имели только одну поверхность разъема, по возможности плоскую, удобную для формовки и сборки формы;
б) отливка целиком помещалась в одной, желательно нижней, полуформе – это предотвращает появление брака по перекосам и смещениям;
в) число стержней было минимальным;
г) модель свободно извлекалась из формы.
1.3 Назначение припусков на механическую обработку
Когда положение отливки в форме установлено, для всех обрабатываемых поверхностей назначают припуски на механическую обработку (таблицы 1.1, 1.2) [4]. Величина припуска зависит от типа металла отливки, класса точности, размера обрабатываемой поверхности и положения этой поверхности в форме. Припуски на нижние и боковые поверхности имеют одинаковое значение, на верхнюю припуск увеличивается. Последнее объясняется тем, что во время заливки различные неметаллические включения (пузырьки газов, шлак и т.д.) всплывают и загрязняют поверхность отливки.
Таблица 1.1 – Припуски на механическую обработку отливок из
серого чугуна классов точности I-III (по ГОСТ 1855-55), мм
| Наиболь-ший габа-ритный размер детали, мм | Положение поверхности при заливке | Номинальный размер, мм | |||||||
| до 50 | от 50 до 120 | от 120 до 260 | |||||||
| I | II | I | II | III | I | II | III | ||
| до 120 | Верх Низ, бок | 2,5 2,0 | 3,5 2,5 | 2,5 2,0 | 4,0 3,0 | 4,5 3,5 | |||
| от 120 до 260 | Верх Низ, бок | 2,5 2,0 | 4,0 3,0 | 3,0 2,5 | 4,5 3,5 | 5,0 4,0 | 3,0 2,5 | 5,0 4,0 | 5,5 4,5 |
| от 260 до 500 | Верх Низ, бок | 3,5 2,5 | 4,5 3,5 | 3,5 3,0 | 5,0 4,0 | 6,0 4,5 | 4,0 3,5 | 6,0 4,5 | 7,0 5,0 |
| от 500 до 800 | Верх Низ, бок | 4,5 3,5 | 5,0 4,0 | 4,5 3,5 | 6,0 4,5 | 7,0 5,0 | 5,0 4,0 | 6,5 4,5 | 7,0 5,0 |
| от 800 до 1250 | Верх Низ, бок | 5,0 3,5 | 6,0 4,0 | 5,0 4,0 | 7,0 5,0 | 7,0 5,5 | 6,0 4,5 | 7,0 5,0 | 8,0 6,0 |
Таблица 1.2 – Припуски на механическую обработку стальных
отливок класса I (по ГОСТ 2009 – 55), мм
| Наибольший габаритный размер детали, мм | Положение поверхности при заливке | Номинальный размер, мм | ||||
| до 120 | 120- 260 | 260-500 | 500- 800 | 800- 1250 | ||
| до 120 | Верх Низ, бок | 3,5 3 | ||||
| от 120 до 260 | Верх Низ, бок | 4 3 | 5 3,5 | |||
| от 260 до 500 | Верх Низ, бок | 5 3 | 5 4 | 6 4 | ||
| от 500 до 800 | Верх Низ, бок | 5 4 | 6 4,5 | 7 5 | 7 5 | |
| от 800 до 1250 | Верх Низ, бок | 7 5 | 7 5 | 8 6 | 8 6 | 9 6 |
После нанесения припусков на вертикальных поверхностях отливки показывают формовочные уклоны, которые необходимы для извлечения модели из формы. Методы выполнения формовочных уклонов зависят от ряда факторов. Формовочные уклоны на моделях должны выполняться: