Технология конструкционных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технология конструкционных материалов

Содержание

1. Технологичность конструкций литых деталей

2. Основные положения к выбору способа литья

Список литературы

1. Технологичность конструкций литых деталей

Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень механических и эксплуатационных характеристик при заданной массе, конфигурации, точности размеров и шероховатости поверхности.

При проектировании отливки должны учитываться литейные свойства сплавов, а также технологии изготовления модельного комплекта, литейной формы, стержней, очистка и обрубка отливок, а также их дальнейшая обработка. Необходимо стремиться к уменьшению массы и упрощению конфигурации.

Основы конструирования литых заготовок

Минимальную толщину необрабатываемых стенок отливки определяют по диаграмме (рис.1) в зависимости от габаритного размера.

.

Рис. 1. Диаграммы для определения минимальной толщины стенок отливок из различных сплавов:

1 - стали; 2 - серого чугуна; 3 - бронзы; 4 - алюминиевых сплавов

Толщина внутренних стенок и ребер принимается на 20 % меньше толщины наружных стенок.

Получение отливок без усадочных дефектов достигается при равномерной толщине стенок, т.е. если отсутствуют термические узлы - большое скопление металла в отдельных местах. Равномерность толщины стенки и скопление металла определяют диаметром вписанных окружностей (рис. 2. а, б).

Рис.2. Устранение местного скопления металла в стенках отливки

Желательно, чтобы соотношение диаметров вписанных окружностей в близко расположенных сечениях не превышало 1,5 . Это достигается уменьшением радиуса галтели с помощью углублений в стенках отливки (рис.2.в), смещением одной стенки (рис. 2.г), при возможности предусматривается отверстие (рис. 2.д).

Отливки, затвердевающие одновременно должны иметь равномерную толщину стенок с плавными переходами (рис. 3.а). Принцип применяется для мелких и средних тонкостенных отливок из чугуна и других сплавов.

При направленном затвердевании (рис. 3.б) верхние сечения отливок питаются от прибылей 1. Верхние сечения служат прибылью для нижних сечений. Принцип направленного затвердевания применяется для деталей с повышенными требованиями к герметичности отливок.

Рис.3. Конструкции литых деталей, обеспечивающих одновременное (а) и направленное (б) затвердевание отливок

Для снижения литейных напряжений необходимо обеспечить свободную усадку элементов отливки.

Корпусная деталь, показанная на рис. 4. а имеет перегородки, которые затрудняют процесс усадки, в результате чего возникают значительные литейные напряжения. Конструкция, представленная на рис. 4.б, обеспечивает свободную усадку. Придание перегородкам конической формы (рис. 4. в) также снижает усадочные напряжения.

Рис. 4. Конструкции литых деталей, снижающие усадочные напряжения в отливках

Коробление отливок, возникающее из-за недостаточной жесткости конструкции, можно устранить путем установки ребер жесткости. Кромки стенок большой протяженности усиливают буртиками толщиной и шириной ( - толщина стенки).

Отливки, изготовляемые литьем в песчаные формы

Внешние контуры отливок должны представлять собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей с плавными переходами (рис.5).

Рис. 5. Рекомендуемые переходы от стенки к стенке в литых деталях

а - ; б -

Стремятся к уменьшению габаритных размеров и особенно высоты литой детали. Это облегчает изготовление модельного комплекта, а также процессы формовки, сборки форм и очистки отливок. При этом отливка должна иметь один плоский разъем и располагаться по возможности в одной полуформе.

Контуры литых деталей должны обеспечивать формовку без дополнительных стержней (отсутствие поднутрений). На рис. 6.а показана конструкция отливки, при формовке которой требуется три стержня. При изменении конструкции детали (рис. 6.б) требуется только один стержень, процесс формовки упростился.

Рис. 6. Конструкция литой детали: а - нетехнологичная,; б - технологичная литье конструкция сплав усадочный

Необрабатываемые поверхности, перпендикулярные к плоскости разъема, должны иметь конструктивные уклоны.

Бобышки, приливы и другие выступающие части необходимо конструировать так, чтобы не затруднять извлечение модели из формы (рис. 7). При изготовлении нетехнологичных отливок требуется применение в моделях отъемных частей или стержней, что усложняет процесс формовки.

Рис. 7. Конструкции литой детали: а, б - нетехнологичные,; в, г - технологичные

Внутренние полости сложных отливок необходимо изготавливать с минимальным числом стержней. На рис. 8 представлены варианты конструкции литой детали: технологичной (б) и нетехнологичной (а).

Рис. Конструкция литой детали: а - нетехнологичная,; б - технологичная

В конструкции должно быть достаточное число окон для прочного крепления стержней в форме, удаления газов из стержня и удобства выбивки стержней из отливки.

В конструкции детали следует избегать пазов и узких полостей, при выполнении которых возможно образование песчаных раковин, из-за разрушения стержней потоком расплавленного металла (рис. 9).

Рис.9. Устранение пазов в конструкции литой детали

Минимальные диаметры отверстий в отливках выбираются в зависимости от материала и толщины стенки.

2. Основные положения к выбору способа литья

При выборе способа литья для получения заготовки в первую очередь должен быть рассмотрен вопрос экономии металла. Металлоемкость можно снизить конструктивными и технологическими мероприятиями. Часто закладывается неоправданно большой запас прочности деталей, работающих при незначительных нагрузках. За счет изменения конструкции, образования выемок, изменения толщины стенок, применения коробчатых или тавровых сечений можно достичь значительной экономии металла. При анализе требований, предъявляемых в процессе эксплуатации, возможна замена дорогостоящих материалов.

При выборе способа получения отливки необходимо оценить все положительные и отрицательные стороны возможных технологических процессов, провести сравнительный анализ.

При сравнении различных способов литья необходимо учитывать различные факторы.

Технологические свойства сплава. При пониженной жидкотекучести нежелательно применять литье в металлические формы. При высокой склонности к усадке нежелательно применять литье в металлические формы, так как возможно образование трещин из-за низкой податливости формы, а также литье под давлением из-за сложности пресс-формы.

Возможности способов для получения отливок без дефектов литейного происхождения и для обеспечения равномерной мелкозернистой структуры, высоких механических свойств.

Технологичность конструкции детали применительно к каждому рассматриваемому способу. Сложные по конфигурации отливки получают литьем под давлением, по выплавляемым моделям, в песчаных формах. Литьем в кокиль получают отливки с простой наружной конфигурацией, а центробежным литьем - отливки типа тел вращения. Наиболее тонкостенные отливки получают литьем по выплавляемым моделям и литьем под давлением. Специальные способы литья применяют для получения мелких и средних отливок, при литье в песчаные формы габариты и масса отливок не ограничены.

Следует выбирать способ, обеспечивающий заданную точность размеров и шероховатость поверхности. Высокое качество поверхности дает возможность сохранить при механической обработке литейную корку, имеющую повышенную твердость и износостойкость, снизить себестоимость готовых деталей за счет экономии металла.

Специальные способы литья целесообразно применять в крупносерийном и массовом производствах

Необходимо учитывать возможности имеющегося оборудования, уровень литейной технологии и технологии механической обработки.

Наиболее точным показателем, определяющим эффективность применения того или иного способа, является себестоимость.

Список литературы

Барабанщиков Ю.Г. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Ю.Г. Барабанщиков. - СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2006. - 150 с.

Безъязычный В. Ф. Математические методы в технологии машиностроения // Ярославский пед. вестн. - 2010. - № 3-1. - С. 45-50.

Богодухов С. И. Материаловедение и технологические процессы в машиностроении : учеб. пособие для студ. Вузов / С. И. Богодухов, А. Д. Проскурин, Р. М. Сулейманов и др. ; под общ. ред. С. И. Богодухова. - Старый Оскол : ТНТ (Тонкие наукоемкие технологии), 2010. - 559 с.

Богодухов С.И. Курс материаловедения в вопросах и ответах: Учеб. пособие для ВУЗов / С.И. Богодухов, В.Ф. Гребенюк, А.В. Синюхин. - М.: Машиностроение, 2003. - 255с.: ил.

Вихревые технологии в машиностроении : [монография] / Б. А. Сентяков [и др.] ; ГОУ ВПО "Ижевский гос. технический ун-т". - Екатеринбург : Ин-т экономики УрО РАН ; Ижевск : [б. и.], 2008. - 349 с.

Гарифулин Ф. А. Материаловедение : учеб. для студентов вузов / Ф.А. Гарифуллин, Ф.Ф. Ибляминов, Л.А. Сухинина и др. ; Альметьев. гос. нефт. ин-т, Казан. гос. технол. ун-т. - Альметьевск, 2004. - 308 с. : ил.

Григорьянц А. Г. Лазерные технологии в машиностроении // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2011. - № 2. - С. 14-22.

Иванов Д. А. Струйные технологии в машиностроении : монография / Д. А. Иванов, А. В. Васильева ; М-во образования и науки Рос. Федерации, С.-Петерб. гос. ун-т сервиса и экономики (СПбГУСЭ). - СПб. : Изд-во СПбГУСЭ, 2010. - 147 с.

Иванов И. С. Технология машиностроения : учеб. пособие для студентов вузов по специальности 150406 "Машины и аппараты текстильной промышленности" / И. С. Иванов. - М. : ИНФРА-М, 2010. - 192 с.

Ковалев С. В. Новые материалы и технологии в машиностроении // Вестн. Моск. гос. ун-та приборостроения и информатики. Сер.: Приборостроение и информ. технологии. - 2010. - № 25. - С. 106-121.

Колесов С.Н. Материаловедение и технология конструкционных материалов: Учебник для студентов электротехнических и электромеханических спец. ВУЗов / С.Н. Колесов, И.С. Колесов. - М. Высшая школа, 2004. - 518с.: ил.

Маталин А. А. Технология машиностроения : учебник для студ. высш. учеб. заведений, обучающихся по спец. 151001 направления подготовки "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств". - [Изд. 2-е, испр.]. - СПб. [и др.] : Лань, 2008. - 512 с.

Размещено на Allbest.ru