Проектиране на отливки - Производство на прецизни отливки
Обработка на дърво и метал
Резките преходи в дебелините на стените и масивните възли на отливките могат да бъдат елиминирани чрез прилагане на усилващи елементи (фиг. 1). Конструктивно и технологично е по-трудно да се произвеждат отливки с различна дебелина на стените. В този случай се препоръчва да се извършват преходи с големи радиуси на заобляне. Изпълнението на такива най-трудни конструкции задължително се решава с тясното сътрудничество на дизайнера и леярския технолог. В най-трудните случаи, след експериментиране с първите опитни отливки, трябва да се направят корекции на дизайна.
При проектирането на отливки дизайнерът трябва да реши не само проблемите, свързани с тяхното качество, но и проблемите на икономиката на производството. По този начин дизайнът на отливката определя сложността и цената на формата за инвестиционния модел, сложността на сглобяването на моделния блок, отделянето на отливката от литниковата система, довършителните работи и т.н.
Един от най-често срещаните конструктивни елементи на детайла са удебеленията за отвори - издатини. Те трябва да бъдат проектирани така, че да не пречат на изваждането на модела от формата.
Цената на матрицата е висока, особено за сложни отливки, като турбинни колела. За да се извади моделът от матрицата, трябва да се осигури наклон, което понякога създава затруднения при обработката на кухините на матрицата. Стойността на този наклон трябва да бъде съгласувана с бъдещия производител, тъй като може да варира в зависимост от приетия технологичен процес.
При отливане на дълги, плоски части се образуват пукнатини или изкривяване върху плоски повърхности. Поради това е желателно да се произвеждат такива повърхности с резерви за обработка. Понякога е достатъчно, със съгласието на дизайнерите, да се раздели такава повърхностжлебове или ребра, които намаляват напрежението във формата и предотвратяват появата на тези дефекти.
Трудно е да се получат остри ръбове чрез отливане, например, на лопатките на турбини, помпи, вентилатори, тъй като металът се охлажда по време на изливането в кухината на матрицата и не запълва тънките участъци.Затова се препоръчва да се предвиди отвеждаща мощност към ръбовете и, ако е възможно, да се определят допустими количества за обработка на най-тънките части, особено в случаите, когато ръбът трябва да е остър и равен.
От горното става ясно, че основните принципи за проектиране на прецизни отливки са основно същите като за отливките, получени в пясъчно-глинести форми. Въпреки това, при леене по инвестиционни модели, дизайнерът може да проектира отливка със сложна конфигурация, повишена точност и повърхностно покритие. За да направите това, в някои случаи е необходимо да олекотите отливката колкото е възможно повече, като същевременно запазите нейната здравина чрез въвеждане на усилващи елементи.
Предимството на инвестиционното леене е, че е възможно да се получат отливки от различни сплави, висока якост и ниско тегло.
В зависимост от конфигурацията на отливката някои от нейните размери трябва да бъдат коригирани както от производителя, така и от клиента. Отливките от виличен тип, например, поради термични напрежения по време на охлаждане, устойчивост на формата на корпуса, а също и често по време на транспортиране, са толкова деформирани, че трябва да бъдат допълнително изправени по шаблон, за да получат дадена форма. В тези случаи се препоръчва още по време на проектирането на отливката да се укрепи с ребра или да се свържат нейните части с технологични връзки.
В други случаи деформацията може да бъде предотвратена чрез допълнителни резерви за отливане, като се вземат предвид допълнителните разходи, свързани с тяхното отстраняване и последващозавършване на отливката. Често се използва механична обработка за получаване на определен размер между две успоредни повърхности на отливки.
Цилиндрични или конусовидни повърхности не могат да бъдат получени чрез отливане с перфектна форма на кръг поради неравномерно свиване на метала и напрежения, които зависят от размерите на отливката, дебелината на стената и стените, свързани с кръговете. Обикновено е възможно да се получат отклонения на кръг с диаметър 10 mm в рамките на ± 0,05 mm.
Ако отливката има формата на пръстен, тогава вътрешният и външният контур на кръговете са ексцентрични. Зависи от размера на диаметъра и от дебелината на стената. Колкото по-голям е диаметърът, толкова по-малка е разликата в симетрията между двата кръга.
Трудности възникват и в случаите, когато се изисква да се произвеждат отливки, при които стените трябва да имат точно направен ъгъл. Обикновено ъглите в отливката са с допустимо отклонение от 0,5-2°, в зависимост от това доколко проектантът или технологът е предвидил подходящата армировка (твърдост), която предотвратява разточването на стените. Структурите, показани на фиг. 10 и 11 ефективно намаляват деформациите в отливката и позволяват ъгълът да се поддържа в рамките на по-строги допуски.
Технологичното укрепване, въпреки че дава положителен резултат, увеличава производствените разходи за довършване на отливката и не гарантира твърдостта на частта по време на нейната работа.
Отливки през отвори в отливки от железни сплави Препоръчително е да се изпълняват със съотношение на диаметъра към дължината на отвора не повече от 1:4. За отливки от цветни сплави това съотношение е 1: 6. Слепи отвори и вдлъбнатини могат лесно да бъдат направени в отливки на дълбочина, приблизително равна на диаметъра за отливки от черни сплави и два диаметъра за отливки от цветни сплави. Вътрешните стени на дупки или вдлъбнатиниместата на интерфейс с дъното трябва да бъдат задължително закръглени.
Забележително предимство на леенето по инвестиционни модели е възможността за получаване на канали с извита ос в отливката с благоприятно съотношение на диаметъра на канала към неговата дължина. В този случай кухината или отлятият канал може да има произволна форма; този профил също може да варира по дължина. Такъв сложен канален профил не може да бъде формован с голяма точност. Като цяло е невъзможно да се получи такава кухина в повечето случаи чрез методи на механична обработка. Това предимство на леенето е особено важно при изработката на отливки от трудни за обработване сплави.
В изключителни случаи, при високо ниво на технологията на леене, е възможно да се получат големи вътрешни резби в отливката. При отливане на шлицови канали минималната им ширина за черни сплави е най-малко 2,5 mm, за цветни сплави най-малко 1,5 mm. Когато използвате вмъкнати керамични пръчки, тези стойности могат да бъдат дори по-ниски.