30. Конструювання литих деталей

30.1. Короткі відомості про технологію виготовлення литих деталей

Лиття широко використовують для виготовлення фасонних деталей, особливо корпусних і базових. У двигунах внутрішнього згоряння, турбінах, компресорах, металорізальних верстатах й інших машинах маса литих деталей досягає 60...80% загальної маси. Деталі складної конфігурації часто можна виготовити лише за допомогою литва. Процес лиття відрізняються високою продуктивністю, малою вартістю.

Недоліки технології: понижена міцність, відмінність механічних показників різних ділянок відливки, схильність до створення дефектів і напружень.

Якість відливки залежить від технології лиття і конструкції деталі, тому конструктор повинен знати основи технології лиття, розуміти залежності механічних показників деталей від різних способів лиття.

Використовують такі способи лиття: лиття в піщані (земляні) форми - найбільш поширений і універсальний спосіб лиття, практично єдиний спосіб виготовлення крупногабаритних деталей. Формовку проводять за дерев'яними або металевими моделями в опоках, набитих піщано-глинистими сумішами. Внутрішні порожнини створюють стержнями, які формуються в стержневих ящиках із піщаних сумішей з закріплювачами.

Точність розмірів відливки залежить від якості виготовлення форми і властивостей литтєвого сплаву - середні відхилення від номінальних розмірів ± 7%; шорсткість поверхні R_a = 10 ... 40 мкм.

Лиття в оболонкові форми застосовують для відливання відкритих деталей (коритних, чашкових) розміром до 1000 мм.

Форми готують за металевими моделями у вигляді оболонки товщиною 6 ... 15 мм із піщаних сумішей з термореактивною смолою (бакеліт), які затвердіють при нагріванні до 150...350°С.

Точність розмірів відливки ± 5% від номінальних розмірів; шорсткість від R_a = 1,25 ... 2,5 мкм, до R_a = 10...20мкм.

Кокільне лиття забезпечує підвищену міцність відливок. Метал заливають у чавунні або стальні форми (кокілі). При відливанні деталей малих розмірів і деталей із кольорових сплавів внутрішні порожнини створюють металевими стержнями, при відливанні середніх і крупних деталей - піщаними стержнями (напівкокільне литво).

Точність розмірів відливок ± 4% від номінальних розмірів; шорсткість поверхні - така, як і при литті в оболонкові форми.

Відцентрове лиття застосовують для відливання порожнистих циліндричних деталей типу труб. Метал заливають у обертові чавунні або стальні барабани, де він ущільнюється дією відцентрових сил.

Точність розмірів відливок залежить від точності дозування металу.

Лиття під тиском забезпечує високу продуктивність, точність розмірів (± 1% ), малу шорсткість поверхні. Використовується для виготовлення невеликих і середніх деталей переважно із легкоплавких сплавів (алюмінієвих, мідно-цинкових й ін.). Метал заливають у постійні сталеві форми під тиском 3 ... 5 МПа. Подальша механічна обробка, як правило, не потрібна. Для відливання сталевих і чавунних деталей прес-форми необхідно виготовляти із жароміцних сталей.

Лиття за витоплювальними моделями застосовують для дрібних і середніх деталей довільної конфігурації із важкообробних матеріалів (наприклад, турбінних лопаток із жароміцної сталі). Модель виготовляють із легкоплавких матеріалів (парафін, стеарин, віск, каніфоль) виливанням під тиском у металеві прес-форми. Їх покривають тонким шаром вогнетривкої речовини (кварцовий порошок з етилсилікатом або рідким склом) і наформовують у піщані форми, які прожарюють при температурі 900ºС, внаслідок чого модель видаляється без залишків.

Точність розмірів деталей 2% від номінальних, шорсткість - мала.

Правила конструювання, які будуть розглянуто нижче, дійсні як для лиття в піщані форми, так і для інших способів лиття.