Некоторые причины, влияющие на размерную точность отливок
Мухоморов Иван Александрович
Аннотация: В статье перечислены причины, влияющие на размерную точность отливки. Даны рекомендации по управлению
размерной точностью отливки. Даны параметры формовочной смеси для получения отливки с необходимой размерной точностью.
Показаны причины вызывающие коробление отливки.
Ключевые слова: Размерная точность, формовочная смесь, литниковая система, коробление отливки,
технологическая точность оборудования, юстировки, модели, паллеты, формовочное оборудование
Качество отливки определяют следующими параметрами: размерная точность, микроструктура (твёрдость, прочностные показатели), товарный вид (зачистка заливов), наличие внутренних и внешних дефектов. Высокая размерная точность позволяет производить отливки с минимальным стабильным весом, припусками для механической по 1,5 – 2,5 мм, возможность механической обработки отливок на автоматических линиях и обрабатывающих центрах.
Размерная точность отливок зависит от:
1. Правильности простановки на чертежах отливок и деталей размерных цепей;
2. Точности изготовления оснастки;
3. Правильно выбранной технологии изготовления отливок;
4. Качества формовочной смеси;
5. Микроструктуры чугуна.
Для оценки размерной точности в нашей стране были разработаны следующие ГОСТы: ГОСТ 18 55-55; ГОСТ 26645-85 и российский ГОСТ Р 53464-1009. Однако тема получения отливок высокой размерной точности мало освещена как в нашей технической литературе, так и в периодической печати (журналы). У нас сегодня нет рекомендаций по стабильному получению точностных параметров отливки, и какие причины ухудшают точность отливок.
В отечественном производстве чертёжники стараются закладывать в чертёж высокий класс размерной точности литой детали без учёта квалификации и технологического состояния литейного производства в стране.
При производстве на экспорт заказчик, как правило, предъявляет требования к внешнему виду, прочностным свойствам с проверкой конструктивной прочности. Размерную точность устанавливают на уровне нашего 11 класса точности, но при этом на 3-6 размеров устанавливают допуски 7-8 класса точности. Поставляемая партия сопровождается картами обмера каждой 100 или 500, или 1000 отливок отмеченных в чертеже размеров, протоколами испытания на конструктивную прочность. Здесь без квалифицированного инженера не обойтись. На их чертежах деталей (отливок) размеры проставляются от первичных баз мех обработки по осям x.y.z.При такой простановке размеров точнее получается модель и 3Dмодель, из-за отсутствия промежуточной цепочки размеров, но наши ГОСТы как всегда отстают.
Сегодня оснастка изготавливается по 3D модели на 3х-5ти осных обрабатывающих станках в зависимости от размеров оснастки. Чистота обработки рабочих поверхностей моделей и стержневых ящиков должна быть не грубее Ra1,25. При такой чистоте обработке поверхностей не требуется ручная доработка, которая искажает геометрию оснастки. При проектировании 3D детали необходимо наружные поверхности выполнять с минусовыми допусками, внутренние поверхности с плюсовыми допусками, это даст возможность получить отливку в соответствии с компьютерным весом или меньше т.к. они не платят за лишний вес, а доводка оснастки - это дополнительные расходы и время. При проектировании стержневых ящиков необходимо учитывать «рост» стержня по разъёму на 0,2-1мм в зависимости от размера стержня изготовляемого по «холодной» оснастке, и 0,5-2,0мм по «горячей» оснастке.
При установке врезных моделей на модельную плиту, врезка должна выступать выше плоскости плиты на 0,1-0,2мм во избежание образования дефекта «обжим» на отливке. Кроме того в процессе работы происходит проседание врезки и данная оснастка требует повышенного внимания в процессе эксплуатации.
При проектировании оснастки для твёрдых форм нужно, чтобы толкатели, венты выступали над разъёмом на 0,5мм, это правило должно распространяться и на толкатели и венты, устанавливаемые на стержневых знаках. «Утопленный» толкатель приводит к образованию выступа на знаке стержня и его требуется удалять, а это трудоёмкость и человеческий фактор. В чертежах деталей (отливок) должно быть требование о допустимости выступов (углублений) высотой (глубиной) до 0,5мм.
Большое внимание нужно уделять износу поверхности, на которую устанавливается опока, на модельной плите. Износ (выработка) данной поверхности относительно линии разъёма не должен превышать 0,5мм. Стойкость чугунных модельных плит для встряхивающих формовочных машин составляет 30000-45000 съёмов, стальная плита имеет стойкость в 2-3 раза выше.
Толщина модельной плиты для АФЛ должна быть 70-80 мм и иметь жёсткую конструкцию. Использование модельных плит из дерева или алюминия допускается для изготовления небольших партий отливок. При их эксплуатации происходит прогиб и местное «вымывание» и как следствие, брак отливок по обжиму и перекосу. При использовании на АФЛ моделей из чугуна их стойкость составляет 100000-150000 съёмов, для увеличения стойкости нужны стальные калёные модели.
Большее всего хлопот доставляет центрирующий узел, т.е. штыри и втулки модельного комплекта и опок. Их износ на модельном комплекте нужно проверять ежедневно, а опок еженедельно. При замене изношенных штырей и втулок проверять износ их посадочных мест. Износ посадочных мест не допускается более 0,4 мм.
Для предохранения центрирующего узла от ударов, АФЛ должны комплектоваться юстировками которые устанавливают соосность опоки относительно модельного комплекта при их сборке. Юстировки должны быть и на сборщике форм. Модельная плита устанавливается в паллету по центрирующим штырям. Уровень паллеты должен быть на 1мм выше уровня модельной плиты. Опока в большинстве конструкций устанавливается на паллету. Место прилегания опоки к паллете усиливают стальными калёными пластинами, которые требуют еженедельного контроля. Длина посадочного места штыря должна быть минимум в 2 раза больше его рабочего диаметра. Правильно разработанные модельно литейные указания предупреждают перекос стержня в отливке, ГОСТ 3212-92 устанавливает зазоры для знаков стержней, которые превышают допуски на размерную точность. Для сокращения количества заливов в отливках, количества сорных раковин, перекоса стержня в отливках, мы используем конструкции знаков стержней без зазоров.
На дефекты раздутие, пригар влияет расстояние модели: от опоки, от шлакоуловителя и между моделями.
У нас мало освещено о технологической точности оборудования, а по её нарушению литейщики несут большие потери. К раздутию отливки приводит: оторванная в опоке шпона, прогиб площадки литейного конвейера, выпуклости на под прессовочной плите формовочной машины, не равномерная засыпка формовочной смеси в опоку, малая высота наполнительной рамки т.д.
Брак отливок по обжиму образуется при выпуклости площадки литейного конвейера (не очищена от формовочной смеси, приливы металла на площадке), вогнутости на под прессовочной плите формовочной машины, ударные нагрузки на форму (полуформу) при износе литейного конвейера, ударные нагрузки на форму при её сборке.
Отбой стола формовочной машины приводит к раздутию отливки и подрывам формы, образованию трещин на полуформе.
Раздутие отливки зависит от качества формовочной смеси. Качество смеси определяется: количеством активной глины её должно быть от 6% до 10%, прочностью на сжатие не менее 12Па, общим глиносодержанием 11-15%, количеством не активной мелочи 5-6%, оптимальной влажностью 3,0-3,5% , наличием тонкой, равномерной, набухшей глинистой оболочки на зёрнах песка, количество «гроздьев» в смеси должно быть менее 10% на каждом из 3х смежных сит с наибольшим количеством песка, иметь эффективное перемешивание. Рассев зернового состава готовой смеси, должен незначительно отличаться от рассева зернового состава применяемого песка. При потерях формовочной смеси выше 3% , Вы вынуждены в соответствии с потерями увеличивать и подачу песка на освежение и не пропорционально увеличивать подачу бентонита. При отсутствии подготовки оборотной смеси, т.е. её охлаждения, увлажнения и вылёживания для набухания глинистых оболочек на зёрнах песка оборотная смесь поступает в смеситель и за время перемешивания, до одной минуты, вода только смачивает глинистую оболочку. По причине малого количества зёрен песка с набухшей глинистой оболочкой процесс покрытия чистых зёрен глинистой оболочкой идёт медленно, высохшая глинистая оболочка при перемешивании отделяется от зерна и находится в межзёренном пространстве и совместно со свежим увлажнённым бентонитом и зёрнами песка образуют «гроздья». В результате чего возрастает количество песка на ситах фракций 0,63, 0,4, 0,315 и количество гроздьев в формовочной смеси превышает 30%. У такой смеси малый интервал оптимальной влажности, высокая уплотняемость, смесь склонна к быстрому обсыханию. Форма, изготовленная с использованием данной смеси имеет пористую поверхность, низкую прочность особенно в «узких» местах и углах формы. Изготовленные отливки имеют пригар, грубую поверхность, раздутие.
Коробление отливки бывает последующим причинам: неправильная литниковая система вызывающая не равномерность кристаллизации двух половин отливки; длительная очистка дробью тонких, протяжённых отливок, их время очистки не должно превышать 3х мин, конструкция отливки, очень ранняя выбивка отливки из формы.
Термообработка отливок приводит к их короблению, его можно только миминизировать укладкой, высотой укладки и скоростью нагрева.
К размерной точности нужно отнести и наличие забоин и выломов на отливке. У нас почему-то об этом не пишут, но это дело времени. Забоины образуются при падении отливки с больших высот, при длительном сходе с выбивной решётки, при «завалах» на выбивной решётке, ранней выбивке из формы, одновременной выбивке крупных и мелких отливок.
Выломы в местах подвода питателей и прибылей образуются из-за неправильной конструкции прибыли, литниковой системы, неправильного направления удара по прибыли, при использовании одной прибыли на несколько отливок.
Чугун - единственный материал, в котором имеется свободный графит в количестве от 3х до 12%, и в зависимости от его количества нужно выбирать процент усадки.
Размерная точность зависит и от конструкции отливки, на отдельных размерах усадка может увеличиваться в два раза. Наличие больших тепловых узлов приводит к образованию утяжин, и для их уменьшения имеются различные технологические приёмы.
Всегда нужно помнить, что производство отливок с высокой размерной точностью повышает экономическую эффективность производства отливок и его конкурентность.
Мухоморов И.А. (АО "Транспневматика"). Некоторые причины, влияющие на размерную точность отливок
PS: статья публикуется в авторской редакции
Перейти к разделу "Статьи"
|
