Сопряжение стенок отливки, так же как и модели, должны быть плавными, т.е. скругленными. Скругления внутренних углов называют галтелями, наружных – закруглениями. Галтели и закругления облегчают удаление модули из формы, уменьшают возможность появления трещин и усадочных раковин в отливках. Величину радиуса галтели (закругления) определяют по формуле: r =(1/3…1/5)× , мм, где S1 и S2 – толщины сопрягаемых стенок отливки, мм.

2.3.5 Определение формовочных уклонов

Формовочные уклоны назначают в тех случаях, когда деталь не имеет конструктивных уклонов, обеспечивающих свободное извлечение модели из формы. Существует три возможных варианта выполнение уклонов: путем увеличение размеров отливки («в плюс») на обрабатываемую поверхность сверх припусков на механическую обработку; путем одновременного увеличения и уменьшения размеров отливки («в плюс–минус») на не обрабатываемых поверхностях, которые не сопрягаются с другими деталями, или при толщинах стенок не более 12мм; путем уменьшения размеров отливки («в минус») на необрабатываемых поверхностях, сопрягаемых с другими деталями, или при толщинах более 12мм.

2.4 Разработка чертежа модели

Модель – это приспособление, с помощью которой получают полость в форме с размерами, близкими к размерам отливки.

При разработке чертежа модели за основу принимают форму и размеры отливки и увеличивают на величину литейной усадки (ВЧ– 50–1%).

В единичном производстве модели изготавливают из древесины.

Модель имеет стержневые знаки, которые служат для получения в формовочной смеси полости, в которые укладываются и центрируются стержни. Конструкция и размеры модели показана на чертеже 2.3.

2.5 Разработка чертежа стержня

Стержни служат для образования в отливках отверстий и внутренних полостей. В единичном мелкосерийном производстве литейные стержни изготавливают в стержневых ящиках ручным способом.

К основным элементам конструкции стержня относят знаковые части, которые служат для установки стержня в форме и обеспечивают его фиксацию. Величина стержневых знаков определяется по таблице 4.7а. Формовочные уклоны на знаковых частях стержня принимают в пределах от 6 до 10°. Числовые значения размеров стержня показаны на чертеже 2.4 [14].

2.6 Определение массы отливки

Масса отливки определяется по формуле: Q =V×r, где V – объем, м3; r –плотность металла, кг/м3.

Для расчета объема отливки, разобьем ее на несколько частей цилиндрической формы. Затем по формуле Vц =pR2h найдем объем каждой цилиндрической части и сложим все полученные объемы: Vотл = Vа+Vв+Vс = ((V1 –V2)+ (V3 –V4) + (V5 –V6)) =((pR21h1 – pR22h2)+ (pR23h3 – pR24h4)+ (pR25h5 – pR26h6)) =((3,14×0,14352×0,0905 – 3,14×0,1252×0,0905)+(3,14×0,1252×0,026 – 3,14×0,09752×0,026)+(3,14×0,09752×0,052–3,14×0,0682×0,052))=0,0014+0,0005 +0,00079 = 0,00269 (м3); Q = 0,00269×7300 = 19,64 (кг).

2.6.1 Выбор размеров опок

Применяемые в литейных цехах опоки изготавливают из стали, чугуна, алюминиевых сплавов и в некоторых случаях в условиях индивидуального производства из древесины.

Прежде чем выбрать размеры опок, следует определить место расположения литниковой системы и по таблице принять расстояния между элементами модели, литниковой системы и стенками опок. Полученные размеры опок округляют и из таблицы 4.9 выбирают внутренние размеры опок l=450мм; b=450мм; h=250мм, где l;b;h – длина, ширина и высота [14].

2.6.2 Расчет элементов литниковой системы

Литниковая система – это система каналов, предназначенная для подвода расплавленного металла и полость литейной формы и пита­ния отливки при затвердевании.

Основными элементам и литниковой системы являются литниковая чаша или воронка, стояк, шлакоуловитель, питатель, выпор.

Литниковая чаша предназначена для приема жидкого металла из ковша и удержания шлака, попавшего вместе с металлом в чашу. Стенки чаши выполняются под углом 45º, а дно перед входом в стояк имеет возвышение (порожек).

Литниковая воронка представляет собой расширение верхней части стояка и предназначена для приема жидкого металла.

Литниковый стояк – вертикальный канал для подачи жидкого металла из чаши к другим элементам системы. Стояк выполняют в верхней полуформе с конусностью до 5º.

Шлакоуловитель служит для распределения металла из стояка по питателям и улавливания шлаков, движущихся вместе с жидким металлом. Он имеет трапецеидальную форму и расположен в верх­ней полуформе. Питатель – это литниковый канал предназначен для подвода жидкого металла в полость формы. Питатель выполняют по разъему в нижней полуформе.

Выпор предназначен для выхода газов из полости формы, пита­ния отливки при затвердевании и облегчения контроля заполнения формы. Количество выпоров зависит от размеров и конфигурации отливки, а устанавливают их в самых высоких точках верхней полуформы. Выпор имеет конусность до 5º с сечением у основания ½ ­– ¼ сечения стенки отливки.

Припыль является добавочной частью отливки, служащей для ее питания в процессе затвердевания и для предотвращения появления в отливке усадочных раковин. Остальные функции припыли те же, что и выпора.

Литниковая система оказывает существенное влияние на каче­ство отливки и расход металла.

Q×106 rtmÖ2g×Hр

Вначале рассчитывается наиболее узкое сечение литниковой системы. Для сужающей системы, наиболее часто используемой при литье в песчаные формы, узким сечением является питатель, сум­марная площадь которого определяется по эмпирической формуле:

SFmin = , мм2;

где t - продолжительность заливки, с; m - коэффициент расхода металла: для чугунного литья 0,27 – 0,55; g – ускорение свободного падения, м/c2 (g=9,83 м/c2); Hр – расчетный напор, м.

Так как продолжительность заливки и расчетный статический напор нам известны, то найдем сначала две величины: продолжительность заливки формы t, с для отливки массой до 450 кг определяют по формуле: t= кÖQ , с где к – коэффициент, учитывающий толщину стенки отливки S, мм:

t = 2,2Ö19,64 =9,7 (с).

Расчетный напор зависит от размеров отливки, верхней опоки расположения питателей и должен быть минимальным, но достаточным для предупреждения брака отливок по недоливу:

Нр =(Нст – hb/2ho)×103,м;

где Нст – максимальный напор, мм (высота верхней опоки);

hb – высота над уровнем питателей, мм;

ho – полная высота отливки, мм.