Исследование точности отливок

Лабораторная работа № 3
Исследование точности отливок
Цель работы: Оценка линейной усадки и точности размеров отливок в зависимости от
способа литья и формы отливки
1. Введение
Точность размеров и качество отливки зависит от усадки металла в процессе его
охлаждения и затвердевания. Уменьшение линейных размеров отливки по сравнению с
размерами модели называется линейной усадкой.
Усадка – отрицательное явление не только потому, что наличие усадки приведет к
изменению объема и размеров изготавливаемых отливок, но и потому, что она является
часто причиной образования в отливках усадочных раковин, пористости, внутренних
напряжений, трещин.
Усадку компенсируют увеличением размеров модели по сравнению с размерами
изделия. Обычно рассматривают линейную усадку и выражают ее в процентах. В
литейном производстве есть понятия свободной и затрудненной усадки. Первая
обусловлена лишь свойствами металла и приводится в справочниках и в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Линейная усадка литейных сплавов.
Название сплава
Белый чугун
Серый чугун
Углеродистая сталь
Легированная сталь
Алюминиевые сплавы
(силумины)
Магниевые сплавы
Латуни
Бронзы
Линейная усадка, %
∼ 2,0
0,7 – 1,3
1,2 – 2,2 (max 2,4)
2,5 – 3,0
1,0 – 1,2 (max 1,5)
1,0– 1,6
1,5 – 1,9
1,0 -1,5 (max 2,2)
Затрудненная усадка возникает в сложных по
конфигурации
отливках
в
результате
совместного
механического и термического торможения процесса
изменения их размеров и объема при литье (см. рис. 4.1).
Затрудненная усадка численно отличается от свободной
(например, у серого чугуна свободная линейная усадка 1,1 –
1,3%, а затрудненная – 0,6 - 1,2%).
Рис.4.1 Затрудненная линейная усадка. Сверху без препятствия. Снизу с препятствием.
Значение усадки в литейной форме зависит от химического состава сплава,
конфигурации отливаемого изделия, способа изготовления формы, температуры
заливки в форму, скорости охлаждения в форме и других факторов. В массовом и
серийном производствах для уменьшения объема дальнейшей механической обработки
отливают пробные отливки, обмеряют их и вносят поправки в размеры моделей.
2
2. Инструменты, материалы
1. Металлическая скоба для определения свободной усадки.
2. 5 брускообразных образцов для определения свободной усадки.
3. Металлическая форма (кокиль) и 5 залитых образцов.
4. Модель сложной отливки и 5 отливок.
5. Штангенциркуль.
3. Ход работы
3.1. Свободная усадка в песчаной форме (стандартный метод)
Были изготовлены призматические образцы прямоугольного поперечного сечения
размерами 17 х 23 мм, длиной около 200 мм. При изготовлении образца в литейную
форму закладывают модель в форме металлической скобы, по которой определяют
длину образца сразу после заливки в форму.
Линейную усадку вычисляют по формуле:
(l − l )
ε = 0 1 ⋅100%,
l1
где l0 - длина модели (формы),
l1 - длина образца после охлаждения.
3.2. Усадка при литье в металлическую форму (кокиль)
Измеряют длину и ширину полуформы. В этих же местах измеряют размеры
отливок.
3.3. Усадка при литье в песчаную форму конкретной отливки (затрудненная
усадка)
Измеряют длину, ширину модели с обеих концов (алюминиевая модель, покрашена
красным цветом. В этих же местах измеряют образцы.).
3.4. Определение размеров отливок
Для проведения измерений преподаватель выдает студенту по 5 готовых отливок.
Преподаватель указывает места замеров отливок. Эти же места следует замерить и на
металлической форме и на моделях. При проведении замеров следует учесть литейные
уклоны.
Порядок заполнения таблицы 4.2.
В столбце 1 указывается вид литейной формы (стандартный образец в песчаную
форму, металлическая форма, песчаная форма и сложная отливка).
Места измерений следует обозначить на эскизе отливки буквами А, В, С и отметить
в столбике 2. Размеры модели и металлической формы в точках А, В, С заносят в
столбец 3. В столбцы 4 – 8 вносят результаты замеров (мм) в точках А, В, С. В столбец
9 вносят среднее арифметическое замеров, в точках Аср, Вср, Сср. В столбце 10 находят
отклонения размеров от среднего значения.
А наибольшее – Аср = + ... мм
А наименьшее – Аср = – .... мм
Например 258,5 + 1.5 мм
– 2,5
3
4. Отчет по работе
1. Эскизы отливок с указанием мест замеров.
2. Результаты замеров в виде таблицы.
3. Выводы ( сопоставление литературных и экспериментальных данных разных видов
формования, конфигурации отливки, отклонения размеров или точность размеров
отливок).
5. Контрольные вопросы
1. Почему сплавы, используемые в литейном производстве должны иметь небольшую
усадку?
2. Какова величина линейной усадки (%) стальных и чугунных отливок и каково ее
влияние на литейные свойства этих сплавов?
3. Как учитывают усадку отливки при изготовлении моделей?
4. Каковы преимущества использования металлических литейных форм перед
песчаными?
5. Какие факторы могут оказать влияние на величину усадки?
6. Какие дефекты могут возникнуть в отливках в результате усадки металла?
7. К чему может привести усадка при заливке сложных по конфигурации отливок в
песчаные формы?
8. Чем вызваны различия в качестве поверхности отливок, изготовленных в песчаных и
металлических формах?
9. Как влияет перегрев металла перед заливкой на усадку сплава и к чему это может
привести (дефекты)?
10. В каких формах (металлических или песчаных) получаются меньшие отклонения
размеров отливок от заданных.
Выводы:
Песчаная форма,
сложная отливка
Металлическая
форма (кокиль)
1
Песчаная форма,
стандартные
образцы
Способ
формовки
C
B
A
B2
A2
B1
A1
l1
2
Обозначение
мест
замеров
lo
3
Размер модели или
металлической
формы
Таблица 4.2. Результаты замеров отливок
4
№1
5
№2
6
№3
7
№4
8
№5
Средний
размер,
мм
9
10
Отклонения
размеров ±, мм
Размеры отливок, мм, номер образца
11
Линейная
усадка, %