1.2. Разработка чертежа отливки
1.2.1. Радиусы переходов и сопряжений стенок литых изделий
Плавность перехода от тонких сечений к толстым, правильное сопряжение и достаточная величина радиусов обеспечивают получение отливок без литейных дефектов (усадочных раковин, пористости, трещин, ужимин и т.д.). Малый радиус приводит к напряжениям (трещинам) и ужиминам в отливках; большой – к увеличению массы отливки, усадочным дефектам в отливках (увеличению теплового узла) [1].
В правильно сконструированной литой детали отношение толщин стенок h должно удовлетворять неравенству h1 / h2 ≤ 2. В машиностроительных отливках приведенное отношение может быть больше: h1 / h2 ≤ 4.
Сопряжения стенок, различающихся по толщине менее чем в 2 раза, выполняются посредством радиуса перехода Rп или радиуса сопряжения Rс (рис. 1.2, а, б, в). Радиус сопряжения Rс можно определить по уравнению
Rс =К(h1 + h 2)/2 , (1.1)
где К= 1/2 – 1/3.
г
Рис. 1.2. Радиусы Rn односторонних (а) и двусторонних (б) переходов, радиусы R с сопряжений (в), длина l сопряжений стенок в виде клина (г)
(h1 h 2 h 3 – толщины стенок; а1 a 2 a3 – протяженность отливки;
α – угол сопряжения)
Радиус угловых L-образных сопряжений Rс зависит не только от толщины стенки, но и от угла α между сопрягаемыми стенками (рис. 1.2, в), а также от класса дефектности (табл. 1.5). Классы дефектности 1-й, 2-й, 3-й характеризуют соответственно низкую, среднюю и высокую склонности отливок к таким дефектам, как усадочные раковины, горячие и холодные трещины, ужимины.
При затруднении выбора класса дефектности принять 2-й класс.
Следует также различать радиусы сопряжений R с и радиусы переходов Rn. Из рис. 1.2, б видно, что при определении радиуса сопряжения Rс или перехода Rn возможна некоторая неопределенность. Действительно, если радиус определяется для сплошного контура, то принимают во внимание толщины стенок h1 и h2; если же учесть показанный на рисунке штрихом контур, то – толщины стенок h1 и h3. Для устранения неопределенности при нахождении Rс и Rn следует учесть протяженность стенок.
Таблица 1.5
Радиусы сопряжений Rс стенок отливки
|
(h1+h2)/2, мм |
Класс дефект-ности и отливки |
Величина R с , мм, в зависимости от угла сопряжения α, град | ||||||
|
до 50 |
свыше 50 до 75 |
свыше 75 до 105 |
свыше 105 до 135 |
свыше 135 до 165 |
свыше 165 | |||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 | |
|
До 1,5 |
1 2 3 |
0,5 0,6 0,8 |
0,8 1,0 1.2 |
1,0 1,2 1,5 |
1,2 1,5 2,0 |
1,5 2,0 2,5 |
2,0 2,5 3,0 | |
|
Свыше 1,5 до 3 |
1 2 3 |
0,6 0,8 1,0 |
1,0 1.2 1,5 |
1,2 1,5 2,0 |
1,5 2,0 2,5 |
2,0 2,5 3,0 |
4,0 5,0 6,0 | |
|
Свыше 3 до 5 |
1 2 3 |
2,0 2,5 3,0 |
2,5 3,0 3.2 |
3,0 4,0 5,0 |
3,0 4,0 5,0 |
4,0 5,0 6,0 |
5,0 6,0 8,0 | |
|
Свыше 5 до 8 |
1 2 3 |
2,5 3,0 4,0 |
3.0 4,0 5,0 |
4,0 5,0 6,0 |
4,0 5,0 6,0 |
5,0 6,0 8,0 |
6,0 8,0 10,0 | |
|
Свыше 8 до 10 |
1 2 3 |
3,0 4,0 5,0 |
4,0 5,0 6,0 |
5,0 6,0 8,0 |
5,0 6,0 8,0 |
6,0 8,0 10,0 |
8,0 10,0 12,0 | |
|
Свыше 10 до 20 |
1 2 3 |
4,0 5,0 6,0 |
5,0 6,0 8,0 |
6,0 8,0 10,0 |
6,0 8,0 10,0 |
8,0 10,0 12,0 |
10,0 12,0 14,0 | |
|
Свыше 20 до 30 |
1 2 3 |
5,0 6,0 8,0 |
6,0 8,0 10,0 |
8,0 10,0 12,0 |
8,0 10,0 12,0 |
10,0 12,0 14,0 |
12,0 14,0 16,0 | |
|
Свыше 30 до 40 |
1 2 3 |
6,0 8,0 10,0 |
8,0 10,0 12,0 |
10,0 12,0 14,0 |
10,0 12,0 14,0 |
12,0 14,0 16,0 |
12,0 14,0 18,0 | |
|
Свыше 40 до 50 |
1 2 3 |
8,0 10,0 12,0 |
10,0 12,0 14,0 |
12,0 14,0 16,0 |
12,0 14,0 16,0 |
14,0 16,0 18,0 |
16,0 18,0 20,0 | |
|
Свыше 50 |
1 2 3 |
10,0 12,0 14,0 |
12,0 14,0 16,0 |
14,0 16,0 18,0 |
14,0 16,0 18,0 |
16,0 18,0 20,0 |
18,0 20,0 22,0 | |
На основании практического опыта принято граничное значение протяженности [а]i, которое для первой и второй стенок составляет
[а]1 = (h1/2) + 7; [a]2 = (h 2/2) + 7. (1.2)
Реальную протяженность стенки конкретной отливки следует сравнить с граничным значением, вычисленным для каждой из стенок по приведенным уравнениям, и выбрать вид радиуса.
Если a1 > [a]1 и а2 > [а]2, то определяется R с; для трех пар неравенств a1 < [а]1 и а2 < [а]2, a1 < [a]1 и а2 > [а]2, a1 > [а]1 и а2 < [а]2 – Rn.
Радиусы Rn односторонних (рис. 1.2, а) и двусторонних переходов (рис. 1.2, б) определяются по табл. 1.6. При прочих равных условиях радиусы сопряжения и переходов для отливок из алюминиевых сплавов в 1,25 раза меньше, а для стальных сплавов в 1,25 раза больше, чем для чугунных.
Если отношение толщин сопрягаемых стенок более 2, то переход двух стенок выполняют в виде клина (рис. 1.2, г).
Длина клина рассчитывается по уравнению
l= 4( h1 + h 2) . (1.3)
Радиусы сопряжения и переходов назначаются при конструировании литой детали. Однако этот параметр является оценочным с точки зрения технологичности, его также назначает технолог после нанесения припусков на сопрягаемые поверхности и технологических напусков.
Таблица 1.6
Радиусы переходов Rn
|
(h1 +h2)/2, мм |
Величина переходов Rп, мм | |
|
односторонних
|
двусторонних | |
|
До 5 |
5 |
3 |
|
Свыше 5 до 6 |
6 |
5 |
|
Свыше 6 до 8
|
8 |
6 |
|
Свыше 8 до 10 |
10 |
8 |
|
Свыше 10 до 12 |
12 |
8 |
|
Свыше 12 до 14 |
15 |
8 |
|
Свыше 14 до 18 |
16 |
8 |
|
Свыше 18 до 20 |
20 |
8 |
|
Свыше 20 до 25 |
25 |
10 |