Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
При конструировании деталей конструктор должен иметь ясное представление о чистоте поверхности отливок и точности их размеров; это даст возможность установить необходимые припуски на механическую обработку.
В литье под давлением, где обработка поверхности и получение точных размеров должны быть в основном достигнуты без снятия стружки, вопросы качества и чистоты поверхности и точность размеров должны изучаться путем сравнения с качеством и чистотой поверхности, полученными методом механической обработки.
На физические свойства поверхностного слоя в литье под давлением влияют условия впуска и затвердевания металла. При поступлении металла с большой скоростью и под большим давлением образуется большое количество центров кристаллизации; в сочетании с большой скоростью кристаллизации, возникающей при соприкосновении с теплопроводной металлической формой, образуется мелкозернистая кристаллическая корочка, отличающаяся высокой износоустойчивостью.
Чистота поверхности обусловливает не только получение точных размеров и внешнего вида детали. Особенно важна она потому, что позволяет отказаться от механической обработки и сохранить кристаллическую корочку, которая улучшает качество поверхности и обеспечивает большой срок службы детали.
За критерий оценки чистоты поверхности принимается значение максимальной высоты неровностей Hmax или среднеквадратичное отклонение высоты неровностей Hск.
Оценка чистоты поверхности (микрогеометрии поверхности) производится по технологической таблице квалитетов чистоты. Каждой группе и классу чистоты поверхности соответствуют свои размерные характеристики, отраженные в ГОСТ 2789—51. Каждой группе чистоты поверхности соответствует совокупность различных видов механической обработки.
Для сравнения с механической резцовой обработкой на фиг. 136 приведены профилограммы: а — чисто фрезерованной латунной детали (5—6); б — развернутой поверхности латунной детали; в — торцевой части латунного зубчатого колеса, отлитого, в форму, не имеющую следов износа на рабочей поверхности.
Изучение профилограммы показывает, что максимальная высота гребешков на литой поверхности равна 2,5 м, что соответствует 8-му классу чистоты (8) по ГОСТ 2789—51. Поверхность такой степени чистоты может быть получена при механической обработке только после чистового развертывания, чистового шлифования или протягивания.
Из профилограммы видно, что при литье под давлением может быть достигнута лучшая чистота поверхности, чем при резцовых видах механической обработки. Объясняется это тем, что в литье под давлением отсутствуют источники образования неровностей, присущие механической обработке, а именно:
а) нет гребешков, остающихся от резца и зависящих от величины подачи, радиуса закругления резца или другого режущего инструмента;
б) нет вибраций инструмента и детали от упругих деформаций станка, инструмента и обрабатываемой детали, а также от зазоров в подшипниках и других частях станка;
в) нет шероховатости, образующейся в процессе образования стружки (наросты, наслоения), особенно при обработке силумина.
Кроме того, поверхностное натяжение не позволяет металлу затекать во впадины и углубления шириной меньше 0,03 мм.
Однако необходимо учитывать возможность образования специфических дефектов, характерных для процесса литья жидкого металла под давлением, а именно: мелкие заусенцы в виде сетки вследствие образования трещин разгара в полости формы, следы поверхностных слоев (так называемый «мороз»), образующиеся при течении металла в холодной форме или при его пульверизации. Все это при общей высокой чистоте поверхности приводит к образованию в отливке отдельных участков с ухудшенной чистотой поверхности.
Изучение на одном из заводов чистоты поверхности большого количества отливок из различных сплавов показало, что в формах, не имеющих следов трещин разгара, чистота поверхности находится в пределах 4—8-го классов.
Учитывая, что износ форм зависит главным образом от температуры плавления сплава, следует считать, что по мере увеличения температуры ухудшается чистота поверхности.
Полученные характеристики не являются исчерпывающими, но они отражают и обобщают результаты практической работы.
Так как чистая поверхность получается в результате воспроизведения гладкой поверхности литейной формы, то главной задачей является сохранение чистоты формы на более длительный период В предохранение ее от образования первичных сеток разгара.
Чистота поверхности отливок зависит от следующих факторов: от чистоты обработки рабочей поверхности форм; износа форм; качества стали для форм и ее термической обработки; режимов работы, влияющих на износ форм.
Методы механической обработки форм в значительной степени, влияют на чистоту поверхности отливок. Te участки полости, которые благодаря своей конфигурации поддаются чистому или отделочному шлифованию или полированию, обеспечивают высокий класс чистоты отливки.
Более высокая чистота поверхности (порядка 7—8) закономерно получается в полостях отливок, выполняемых стержнями и пуансонами. Стержни и выступающие части формы легче поддаются обработке по высокому классу чистоты (полирование), что благоприятно влияет на чистоту поверхности отливок. Кроме того, при снятии отливки в горячем состоянии со стержней полости отливки полируются с поверхности стержней.
Отливки из медных сплавов, полученные в формах до образования в них сетки разгара, не уступают по своей чистоте отливкам из цинковых и алюминиевых сплавов. Это объясняется тем, что медные сплавы, имея меньшую жидкотекучесть, чем цинковые, не затекают между мелкими гребешками, получаемыми при резцовой обработке рабочей поверхности форм.
Чистота поверхности ухудшается по мере износа форм, что особенно сказывается при литье медных сплавов, где быстро образуются трещины разгара, развивающиеся особенно интенсивно по впадинам.
В табл. 29 приведены данные о чистоте поверхности литья под давлением из различных сплавов в зависимости от износа форм (как функции от количества отливок, произведенных в форме). Данные относятся к формам, изготовленным из качественной легированной стали, подвергнутой термической обработке с доводкой поверхности формы полированием.
