параметры точности отливок

В целом точность отливки оценивается, согласно ГОСТ 26645—85 (с изменением №1 от 1989 г.), ее классами размерной точности (КРТ) и точно­сти массы (КТМ), а также степенями коробления (СК) и точности поверхно­стей (СТП). Обязательными являются требования по соблюдению соответст­вия отливки заданным классам размерной точности и точности массы.

Размерная точность отливкипредставляет собой степень соответст­вия фактических и указанных в чертеже (или технических условиях) разме­ров. ГОСТ 26645—85 предусмотрены 22 класса размерной точности — с 1-го по 16-й (в том числе классы Зт, 5т, 7т, 9т, 11т, 13т). Более высокому числовому значению класса размерной точности соответствуют и большие допуски на размеры отливки, т. е. тем меньшей точностью характеризуется отливка (табл. 16.1). Если элемент отливки образован двумя полуформами и перпен­дикулярен плоскости разъема, то допуск на его размер определяется классом точности размеров отливки. Те же элементы отливки, которые образованы только одной частью формы (или одним стержнем), имеют допуски на раз­меры на 1—2 класса точнее, чем сама отливка. Для обрабатываемых поверх­ностей отливок установлено симметричное расположение полей допусков, а для необрабатываемых — допускается как симметричное, так и несиммет­ричное их расположение.

Таблица 16.1. Допуски линейных размеров отливок на сторону (мм, не более) по ГОСТ 26645—85

Точность размеров отливки зависит от ее габаритных размеров и слож­ности конфигурации, способа литья, а также химического состава сплава. Чем сложнее форма и больше габаритные размеры отливки, тем сильнее воз-

растает погрешность при изготовлении литейной формы и модельной осна­стки и, как следствие, тем ниже точность ее размеров. Кроме того, укрупне­ние и усложнение конфигурации отливки способствуют снижению стабиль­ности температурных режимов в процессе ее кристаллизации и охлаждения.

Каждый способ литья характеризуется рядом факторов, обусловливаю­щих точность отливок. Так, например, при литье в металлические формы (в кокиль, под давлением и т. д.) точность отливок существенно зависит от ка­чества изготовления формы, числа разъемов в ней и точности соединения ее отдельных частей, а также от температуры формы при заливке. Точность размеров отливок, получаемых методом литья по выплавляемым моделям, обусловлена качеством материала пресс-формы и точностью ее изготовле­ния, выбранным модельным составом, а также способом формовки керами­ческих оболочек. Зависимость класса размерной точности отливок от спосо­ба литья, состава сплава и массы детали показана в табл. 16.2.

Анализ табл. 16.2 показывает, что наибольшая размерная точность отливок достигается при литье под давлением, а наименьшая — при литье в песчаные формы. С увеличением габаритов и массы отливок их размерная точность уменьшается. В большинстве случаев при литье легких сплавов на основе А1 и Mg точность отливок выше, чем при литье сплавов с большей плотностью.

Таблица 16.2. Влияние способа литья, состава сплава и массы детали

на выбор классов размерной точности и точности массы,

а также степень точности поверхности

Рассматриваются сплавы, не упрочняемые термической обработкой. Наибольший габаритный размер отливки до 100 мм. Наибольший габаритный размер отливки от 100 до 250 мм.

KPT и СТП определяют по наибольшему габаритному размеру, а КТМ — по номинальной массе отливки. Простые отливки массового автоматизиро­ванного производства имеют меньшие значения КРТ, СТП, КТМ, а сложные отливки единичного и мелкосерийного производства — большие значения.

Количественным критерием сложности конструкции отливки является ее группа сложности (табл. 16.3). Отливки наибольшей сложности причис­ляют к первой группе. Сопоставление числовых значений классификацион­ных факторов групп большей и меньшей сложности (от первой к шестой) показывает, что с уменьшением максимального габаритного размера (при­чем для отливок с одной и той же массой он может различаться от 4 доЮ раз) и числа стержней (в 2 раза) снижается сложность конструкции. При этом класс максимальной размерной точности повышается от 6 до 3 т. Пара­метр «категория ответственности» учитывает условия работы литых деталей, которые подразделяются на три категории. Отливки 1-й категории работают в условиях коррозии, износа, воздействия температур и значительных нагру­зок, т. е. в экстремальных условиях, 2-й категории — в нормальных условиях (при средних нагрузках), а 3-й категории — в условиях малых нагрузок.

Таблица 16.3. Классификационные параметры отливок из алюминиевых и магниевых сплавов различных групп сложности

* Класс наименьшей размерной точности — 1 Зт

Группу сложности конкретной отливки определяют путем сопоставления ее параметров с характеристиками отливок каждой группы сложности. По числу признаков, не менее четырех, отливку относят к той или иной группе.

Степень коробления. Коробление отливки — это отклонение в относи­тельном расположении поверхностей: отклонения от плоскостности, парал­лельности, перпендикулярности, от заданной формы. Коробление происхо-

дит в результате неравномерного охлаждения и усадки металла отливки. При короблении предусматриваются допуски на изменение формы и отклонения в расположении поверхностей отливки, которые регламентируются степенью коробления ее элементов. ГОСТ 26645—85 предусмотривает 11 степеней коробления, при этом большему значению степени коробления соответству­ет и большее искажение формы отливки. Как видно из табл. 16.4, с увеличе­нием различия наименьшего и наибольшего размеров отливки степень ко­робления возрастает. Многократные формы, выполненные в основном из металлических сплавов, имеют меньшую степень коробления, чем разовые (песчаные, керамические и др.). Отливки из легких цветных сплавов, не под­вергаемых упрочняющей термической обработке, обладают меньшими зна­чениями степеней коробления по сравнению со сплавами, упрочняемыми термической обработкой.

Таблица 16.4. Влияние соотношения размеров элементов отливки, типа форм и свойств сплава на степень коробления элемента отливки

Примечание. Сплавы, не упрочняемые (НТ) и упрочняемые (T) термической обработкой.

Допуски на отклонения от формы и расположения элементов отливки для некоторых размеров приведены в табл. 16.5. С увеличением номинально­го размера элемента отливки и степени коробления числовые значения до­пусков формы и расположения элементов отливок возрастают.

Таблица 16.5. Влияние номинального размера элемента отливки и степени коробления на величину предельных отклонений

Качество поверхности отливок. Многие эксплуатационные свойства (например, коррозионная стойкость, износостойкость, долговечность, термо­стойкость и др.) в большой степени определяются состоянием поверхности изделий. Качество поверхности отливок оценивается по ГОСТ 26645—85, прежде всего, степенью точности поверхности (СТП) и зависит как от их шероховатости, так и от наличия поверхностных дефектов (пригара, нарос­тов, оксидов, волнистости). Однако в требованиях к шероховатости поверх­ности отливок присутствие поверхностных дефектов литья не оговаривается. В то же время ГОСТ 26645—85 регламентирует минимальный припуск на механическую обработку для устранения дефектов литой поверхности. Зави­симость степени точности поверхности отливки от способа литья см. в табл. 16.2. Шероховатость поверхности чаще всего оценивается по наибольшим или номинальным значениям (диапазонам значений) следующих параметров (мкм): среднего арифметического отклонения (/?„) и высоты неровностей профиля по десяти точкам (R2). Соответствие шероховатости техническим условиям на нее определяют на предварительно очищенной дробью (ил«! металлическим песком) поверхности отливки. На шероховатость поверхно­сти оказывают влияние размер и конфигурация (сложность формы) отливки, состав сплава и способ литья. Наименьшие значения шероховатости поверх­ности отливок достигаются при Литье под давлением, по выплавляемым мо­делям и в гипсовые формы.

Согласно ГОСТ 26645—85 степень точности поверхности (СТП) имеет 22 градации. В табл. 16.6 приведены соотношения между шероховатостью и степенью точности поверхности отливки, из которых следует, что с увеличе­нием порядкового номера СТП возрастают значения критериев шероховатости.

Таблица 16.6. Взаимосвязь между степенью точности (СТП) и шероховатостью (Ra, RJ поверхности

Припуск на обработку отливок резанием обеспечивает получение за­данных размеров, шероховатости поверхности отливки и качества поверхно­стного слоя металла. Припуски на обработку каждой поверхности зависят от класса размерной точности отливки, ее габаритных размеров, формы, распо­ложения обрабатываемых поверхностей, способа литья и состава сплава. Для обеспечения требуемого качества поверхности готовой детали вводят при

обработке резанием ряды припусков, которые коррелируются со степенью точности поверхности (табл. 16.7). Меньшие значения рядов припусков при­нимают для отливок из сплавов на основе легкоплавких металлов (Al, Mg, Zn), а большие — для отливок из стали и сплавов на основе более тугоплав­ких цветных металлов (Си, Ti, Ni, Со и др.).

Таблица 16.7

Для устранения неровностей и дефектов литой поверхности, а также уменьшения ее шероховатости предназначен минимальный припуск на обра­ботку поверхности отливки, выбираемый с учетом СТП и рядов припусков (табл. 16.7 и 16.8).

Таблица 16.8

ГОСТ 26645—85 предусмотрен также общий припуск, предназначенный как для устранения погрешностей размеров, формы и расположения поверх­ностей, так и для удаления литейных дефектов обрабатываемой поверхности.

Отклонения массы отливок. Номинальной называется масса отливки с учетом припусков на обработку резанием. Точность массы отливки оцени­вается классом точности массы^ число и нумерация которых совпадают с таковыми для классов размерной точности. Допуск на массу отливки уста­навливается, согласно ГОСТ 26645—85, с учетом номинальной массы от­ливки и класса точности массы.

Рассмотренные ранее характеристики точности приводятся также на чертеже отливки в технических требованиях к ней, например: «Точность от­ливки 6-4-6-7 См 0,4 ГОСТ 26645—85», где 6 — класс размерной точности; 4 — степень коробления; 6 — степень точности поверхностей; 7 — класс точно­сти массы; См 0,4 — допуск (в мм) смещения отливки по плоскости разъема.

Если в обозначении точности отливки ряд цифровых значений пока­зателей заменен нулями или данные о смещении отсутствуют, значит эти характеристики являются ненормируемыми. Например, «Точность отливки 6-0-0-7 ГОСТ 26645—85».

Специальные требования к отливкам вытекают из их функциональ­ных задач и условий эксплуатации. К ним относится обеспечение: герметич­ности в условиях низкого и сверхвысокого вакуума, а также в достаточно широком диапазоне повышенного давления газа или жидкости; коррозион­ной стойкости в агрессивных средах (как жидких, так и газообразных) при комнатной и повышенных (до 300 °С) температурах; термостойкости — спо­собности не разрушаться под действием циклических нагрузок, вызванных многократным нагревом и охлаждением; износостойкости при трении каче­нием или скольжением со смазкой и без нее; стабильности размеров в усло­виях действия знакопеременного нагружения или повышенных температур; декоративности — возможности нанесения на поверхность отливки различ­ных функциональных защитных покрытий для улучшения ее товарного вида и комплекса эксплуатационных свойств (коррозионной стойкости, износо­стойкости). Реализация указанных выше специальных требований к отлив­кам достигается выбором необходимого состава литейного сплава, опти­мального метода литья, механической и термической обработок, а также формированием на поверхности отливки функциональных защитных и деко­ративных покрытий.