A. Основные рекомендации по выбору способа литья

При выборе способов литья необходимо учитывать следующие факторы.

1. Технологические свойства сплава.

Литье в металлические формы нежелательно применять:

- при пониженной жидкотекучести металла, т.к. высокие скорости охлаждения приводят к быстрому остыванию и кристаллизации расплавленного металла, что может стать причиной образования недоливов и спаев;

- при высокой склонности материала к усадке, так как возможно образование трещин из-за низкой податливости формы, препятствующей свободной усадке отливки в литейной форме.

2. Сложность формы отливки.

Классификация литых заготовок

Отливки классифицируют по массе, сложности конфигурации и точности размеров.

В зависимости от массы чугунные и стальные отливки подразделяют на мелкие, средние, крупные (таб. 1.14)

Таблица 1.14

Характеристика отливок из черных сплавов по массе

Материал отливки	Масса, кг	Характеристика отливок
Сталь углеродистая	до 2	мелкие
Сталь углеродистая	2-50	средние
Сталь углеродистая	св. 50	крупные
Сталь низколегированная	до 3	мелкие
Сталь низколегированная	3-70	средние
Сталь низколегированная	св. 70	крупные
Чугун серый	до 2	мелкие
Чугун серый	2-50	средние
Чугун серый	св. 50	крупные

 

Отливки из цветных сплавов по массе классифицируются по девяти группам (табл.1.15).

Таблица 1.15

Классификация отливок из цветных металлов по массе, кг

Группа	Бронза, латунь, цинковые сплавы	Алюминиевые сплавы
1	до 0,25	до 0,2
2	0,25-1,0	0,2-0,4
3	1-4	0,4-0,8
4	4-10	0,8-1,6
5	10-20	1,6-3,2
6	20-50	3,2-6,3
7	50-200	6,3-12,5
8	200-500	12,5-25
9	св. 500	св. 25

Рекомендуемые разновидности отливок по массе и размерам для различных способов литья приведены в таблице 1 (Способы получения заготовок литьем).

В зависимости от конфигурации изделия и необходимого количества стержней отливки делят на шесть групп сложности. Примеры типовых конструкций отливок различной сложности представлены в таблице 1.16.

Таблица 1.16

Примеры типовых конструкций отливок различной сложности

Отливки 1-й группы сложности – отливки общего назначения, простой геометрической формы, как правило, без механической обработки (или сверление). Для изготовления используется не более 1-го стержня. Фланец      Гайка крепления Шайба ячейковая

Отливки 2-й группы сложности – отливки общего назначения, являющиеся сочетанием простых геометрических тел открытой коробчатой формы. Механически обрабатываются с одной или двух сторон. При изготовлении используется до 5 стержней. Корпус             Маховик                       Вилка

Отливки 3-й группы сложности – отливки ответственного назначения открытой коробчатой, сферической или иной формы сравнительно сложной конструкции. Механически обрабатываются с 3-х сторон. Для изготовления требуется до 12 стержней. Патрубок                   Гайка                      Корпус

Отливки 4-й группы сложности – отливки ответственного назначения сложной геометрической формы с частично закрытыми полостями. Механически обрабатываются с 4-х сторон с высокой точностью поверхности. При изготовлении используется до 20 стержней. Корпус редуктора            Корпус масляного                 Цилиндр компрессора                                                        теплообменника

Отливки 5-й группы сложности – отливки особо ответственного назначения, работающие при давлении от 0, 6 до 3,0 МПа, сложной закрытой геометрической формы. Механически обрабатываются с 5 сторон. При изготовлении используется до 30 стержней. рабочее колесо корпус воздуходувки головка цилиндра фундаментная рама

Отливки 6-й группы сложности – отливки особо ответственного назначения, работающие при давлении свыше 3,0 Мпа, сложной закрытой геометрической формы. Механически обрабатываются не менее, чем с 6 сторон. При изготовлении используется до 30 стержней и выше. Блок                                                    Станина

 

Если перепад толщин стенок на соседних участках будет более чем в 3 раза, то группу сложности по конфигурации изделия переводят в более сложную (1 – во 2-ю; 2 – в 3-ю и т. д.).

Сложные по конфигурации отливки получают литьем под давлением, по выплавляемым моделям, по выжигаемым 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, по выжигаемым моделям и литьем под давлением.

3. Тип производства.

Один из главных критериев при выборе способа литья является тип производства. Ориентировочно годовую программу выпуска и тип производства в зависимости от массы отливок можно определить по таблице 1.17.

Таблица 1.17

Ориентировочная годовая программа выпуска отливок в зависимости от типа производства и массы отливки

Тип серийности производства	Масса отливки, кг
	<20	20–100	101–500	501– 1000	1001–5000	5001– 10000	>10000
	Годовая программа выпуска отливок одного наименования, шт
Единичное	<300	<150	<75	<50	<20	<10	<5
Серийное	300 – 200000	150 – 100000	75 – 40000	50 – 20000	20 – 4000	10– 1000	25 – 75
Массовое	>200000	>100000	>40000	>20000	>4000	>1000	>75

 

В условиях серийного и массового производства рентабельны способы литья с применением металлических или оболочковых форм. Для единичного производства, как правило, экономически не выгодно изготавливать кокиль или использовать дорогостоящее литьё по выплавляемым моделям. В этом случае наиболее рациональным является применение литья в песчано-глинистые формы, для которого можно использовать недорогие деревянные модели.

4. Требуемые точность геометрических показателей и качество поверхности.

Для того, чтобы обеспечить заданную точность размеров и шероховатость поверхности необходимо выбрать способ литья. Чем выше качество поверхности, полученное при литье, тем меньше последующая механическая обработка. В некоторых случаях возможно полностью исключить последующую механическую обработку, либо выполнять ее с минимальными припусками. К таким способам относится способ точного литья по выплавляемым моделям, при котором получают точные отливки сложной формы практически из любых литейных сплавов, в том числе и из труднообрабатываемых резанием материалов. Однако, при использовании точного литья увеличиваются расходы на литейное оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому, при выборе способа получения отливки следует проводить технико-экономический анализ не одного заготовительного (литейного), а двух этапов производства – заготовительного (литейного) и механообрабатывающего.

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

При выборе оптимального способа получения отливок, как правило, требуется проводить сравнительный анализ возможных вариантов литья и их технологических показателей, ориентировочно представленных в таблице 1.18.

Таблица 1.18.

Технологические возможности основных способов литья

Показатель		Литьё в песчаные формы	Литьё в оболочковые формы	Литьё по выплав-ляемым моделям	Литьё в кокиль	Литьё под давле-нием	Центробежное литьё
Максимальная масса отливки, кг		200000	200	100	5000 – чугун; 4000 – сталь; 500 – цв. сплав	50	600
Рекомендуемые разновидности отливок по массе		Мелкие, средние, крупные, очень крупные	Мелкие, средние	Мелкие	Мелкие, средние, крупные	Мелкие	Мелкие, средние
Максимальный размер отливки, м		Любой	1,5	1,0	2,0	1,2	6,0
Мини-маль-ный диаметр получаемого в отливке отверс-тия, мм	Сталь	25	6	1,2	40	-	25
	Чугун	15	6	-	25	-	25
	ЦМС	8	6	-	8	ЦС – 1,5 АС – 2,5 МС – 3,0	25
Минимальная толщина стенки, мм		3,0	2,0	0,5	3,0	0,5	4,0
Наивысшая группа сложности		6	5	5	4	5	4
Наименьшая шероховатость поверхности Rz, мкм		80	40	20	40	10	80
Минимальный припуск на механическую обработку, мм		0,3	0,2	0,0	0,3	0,2	0,3
Среднее значение Ким*		0,65	0,88	0,93	0,75	0,93	0,80
Среднее значение Квг*		0,45	0,55	0,45	0,50	0,58	0,95
Относительная себестоимость единицы массы отливки		1,0	3,2	6,5	1,4	1,9	0,7
Экономически оправданное минимальное количество N шт/год		Любое	200	1000	400	1000	100
Рекомендуемые материалы		Чугун, сталь, ЦМС	Чугун, сталь, ЦМС	Сталь, редко чугун и ЦМС	Чугун, сталь, ЦМС	ЦМС	Чугун, сталь, ЦМС
Основное преимущество		Универ-сальность, низкая стои-мость	Высокая чистота поверх-ности	Высокая точность сложной отливки	Точность и мелкозернис-тая структура	Точность, высокая произво-дительность	Высокая произво-дитель-ность, низкая стоимость
Экономически оправданный тип производства		Единич-ное Серийное Массовое	Серийное Массовое	Серийное Массовое	Серийное Массовое	Серийное Массовое	Серийное Массовое

Примечание: ЦМС – цветные металлы и сплавы; ЦС – цинковые сплавы; АС – алюминиевые сплавы; МС – медные сплавы

Каждый метод литья характеризуется рядом коэффициентов:

* К _вг - коэффициент выхода годного - характеризует расход металла в заготовительном цехе, размер брака, технологических отходов и определяется по формуле:

где: М ₁ – масса исходного металла;

М ₂ – масса заготавливаемого металла.

К _вт – коэффициент весовой точности – отражает степень приближения формы и размеров заготовки к форме и размерам детали, т.е. характеризует объем механической обработки и определяется по формуле:

где: М _д – масса готовой детали.

* К _им – коэффициент использования металла – отражает общий расход металла на изготавливаемую деталь, определяется по формуле:

Назначение припусков, допусков, размеров, формы, расположения и неровностей поверхностей отливок осуществляется в соответствии с ГОСТ Р 53464-2009 Отливки из металлов и сплавов. Допуски размеров, массы и припуски на механическую обработку (с Изменениями N 1, 2) Дата введения 2010-07-01