Особенности проектирования отливок

Преимущества метода литья по выплавляемым моделям могут быть реализованы, если отливка технологична для изготовления этим методом. Часто на литье по выплавляемым моделям переводят детали, изготовлявшиеся ранее из поковок, штампованных заготовок или проката. При этом следует учитывать особенности литого металла, механические свойства которого, как правило, ниже, чем металла, обработанного давлением. Иногда приходится изменять конструкцию детали с учетом специфики литья по выплавляемым моделям.

При выборе толщины стенок следует принимать наименьшую, обеспечивающую требуемую прочность. Минимально возможная толщина стенки отливок из большинства сплавов при протяженности стенок до 50 мм соответствует 1,5–2 мм. Отдельные стенки отливок могут быть получены толщиной 0,7–0,8 мм, протяженность их не более 8–10 мм. Наиболее часто встречается толщина 2–5 мм. Такие стенки отливки могут быть выполнены при площади их поверхности не более 100×100 мм. Во избежание коробления литых деталей с тонкими стенками протяженностью более 150 мм, либо со стенками неравномерной толщины, рекомендуется в стенках деталей предусматривать технологические отверстия или ребра жесткости. Прямые стенки большой протяженности рекомендуется заменять искривленными или предусматривать в них технологические окна для обеспечения жесткой конструкции.

Толщины двух сопрягаемых стенок, расположенных параллельно, должны различаться не более чем в 4 раза (рис. 3.1,а). В противном случае применяют клиновое сопряжение с l ≥ 4 (T – t). При разности толщин менее чем в 2 раза применяют закругления с R_в = 2t. Сопряжение двух стенок разной толщины под углом показано на рис. 3.1,б, сопряжение трех стенок – на рис. 3.1,в.

В этом соединении наиболее важной величиной является внутренний радиус закругления R_в = (T+ t) /S. Степень замкнутости S для стенок, сопрягаемых под различными углами, определяют по графику (рис. 3.2). Наружный радиус закругления R_н = T+ t . Величина C = T- t (см рис. 3.1,в).

T ≥ 4t; l ≥ 4(Т–t); T ≤ 4t; l ≥ 4(T - t); C =T-t; T ≤ 4t; l ≥4(Т–t);

R_в = 2t R _b =(T + t)/ S; R_в = T + t; R_в =(T + t)/ S;

Рис. 3.1

Радиусы закруглений следует принимать из ряда: 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15; 20; 25; 30 и 40 мм.

Рис. 3.2

При конструировании отливок следует избегать глубоких пазов и узких полостей, для оформления которых могут потребоваться стержни. Ширина паза или расстояние между выступами или ребрами могут быть выполнены при H ≤ 2d, если для цветных сплавов d ≥ 1мм, а для стали d ≥ 2,5 мм (рис. 3.3,а).

Рис. 3.3

Внутренняя полость отливки должна иметь выходные отверстия, достаточные для надежного и прочного соединения внутренней части оболочки с внешней. В нетехнологичной конструкции детали полость в полости В (рис. 3.3,б), разделенной перегородкой с полостью А, может образоваться воздушная подушка под оболочкой во время опускания модели в обмазку. В измененной конструкции детали полости А и В соединены и образуют общую полость С. В этом случае положение керамических стержней для образования внутренних полостей будет более устойчивым; также облегчается процесс очистки отливки от стержней.

Получение в отливках отверстий диаметром менее 3 мм затруднительно из-за сложности получения качественной керамической оболочки. Отверстия диаметром 3–5 мм рекомендуется выполнять в отливках из труднообрабатываемых сплавов или когда положение оси отверстия не связано с базами жесткими допусками или эти допуски могут быть выдержаны в отливке. Размеры отверстий и резьб в отливках принимают в соответствии с табл. 3.1. Сквозные отверстия рекомендуется выполнять в отливках при отношении их глубины к диаметру не более 2:1, глухие – при отношении 1:1.

Получение литых резьб представляет большие трудности, особенно при мелком шаге, когда усложняется изготовление моделей, а на отливках в углублениях резьб часто возникают дефекты. Литой следует выполнять резьбу на деталях из труднообрабатываемых сплавов, нестандартную и с крупным шагом.

Таблица 3.1–Размеры отверстий и резьб

Диаметр отверстия, мм	Глубина отверстия, мм
	сквозного	глухого
До 5	5 - 10	До 5
Св.5до 10	10 - 30	5 - I5
Св.10 до 20	30 - 60	15 - 25
Св. 20 до 40	60 - 120	25 - 30
Св. 40 до 60	120 - 200	30 - 80

На поверхностях модели, перпендикулярных к плоскости разъема пресс-формы, выполняют уклоны по ГОСТ 3212-80, величина которых приведена в табл. 3.2.

Таблица 3.2.– Формовочные уклоны моделей

Высота поверхности	Для наружных поверхностей	Для внутренних поверхностей
До 10	0 °30 ′	1 °30 ′
Св. 10 до 18	0 °20 ′	1 °
Св. 18 до 30	0 °15 ′	0 °45 ′
Св.30 до 50	0 °15 ′	0 °45 ′
Св. 50 до 80	0 °10 ′	0 °30 ′
Св.80 до 120	0 °10 ′	0 °30 ′

В стенках отливок, где необходимо выполнять отверстия, в большинстве случаев делают специальные выступы и бобышки (рис.3.4,а,б). Высоту выступа принимают Н = (4 - 6)D или Н ≥ 2,5t. Толщина стенки выступа t ₁ = (1 - 1,5)t. Если отверстие механически обрабатывают и оно базовое, то диаметр выступа В принимают минимальным. Если отверстие не базовое, диаметр выступа В назначают с учетом допусков на размер от базы до центра выступа. Если отверстие располагается на торце в центре стенки (рис. 3.4,в) или вдоль стенки (рис. 3.4,г), то форму выступа конструируют с размерами В = 2,25D, С = 0,5В, А = 1,5B. Выступы следует располагать на внешних поверхностях отливок, чтобы не усложнять конструкцию пресс-формы.

Рис. 3.4

Экономическую целесообразность изготовления деталей литьем по выплавляемым моделям необходимо устанавливать в каждом конкретном случае путем сравнения себестоимости литой детали с себестоимостью изготовления этой же детали механической обработкой, горячей объемной штамповкой или другими способами литья. Себестоимость отливок находится в тесной взаимосвязи с принятым вариантом технологического процесса, степенью механизации и автоматизации, объемом выпуска литья, его серийностью, весом и сложностью отливок.

С увеличением объема производства себестоимость отливок уменьшается и возрастает с увеличением номенклатуры и уменьшением серийности выпуска отливок каждого наименования, с увеличением веса и сложности отливок.