TECHNOLOGIE I (slévání a svařování)

Transkript

1 TECHNOLOGIE I (slévání a svařování) Přednáška č. 2: Konstrukční řešení a technologičnost konstrukce odlitků; pravidla. Podmíněná slévárenskou technologií a materiálem, pravidla pro konstrukci stěn odlitků, pravidla podmiňující ekonomickou výrobu odlitků. Autoři přednášky: prof. Ing. Iva NOVÁ, CSc. Ing. Jiří MACHUTA, Ph.D. Pracoviště: TUL FS, Katedra strojírenské technologie

2 Porovnání nákladů na výrobu odlitkům a svarků Výroba odlitků závisí na materiálu a užitných vlastnostech odlitků, to také rozhoduje o nákladech na výrobu odlitků, je nákladná při malých serií. Výroba svarků (svařenců) není tak nákladná při malém počtu, naopak při větším počtu svarků je nákladná.

3 Náklady na výrobu odlitků i svarků Výroba odlitků je celkově nákladnější. Výroba odlitků souvisí s větším množstvím operací i zařízením. Při větším množství, náklady na výrobu odlitků obecně klesají. Při odlévání do pískových forem se projevují náklady např. na opravu modelů (modelových desek), rámů atd.

4 Posouzení výrobních nákladů odlitek tvářený díl z grafu je vidět při jakých finančních podmínkách je výhodnější vyrábět odlitek než tvářený díl;

5 Úprava konstrukce dílu obrobek - odlitek konstrukční úpravy mezi obrobkem a odlitkem; to co platí pro obrobek (třískové obrábění) neplatí pro odlitek; odlitek, aby ve všech místech tuhnul stejnou rychlostí vyžaduje stejnou tloušťku stěn. obrobek odlitek obrobek odlitek

6 Technologičnost konstrukce odlitku Technologičnost konstrukce volit konstrukci odlitku tak, aby odlitek se nechal odlít jednoduše s co možná nejmenšími náklady.

7 Technologičnost konstrukce odlitku hledisko materiálové litina, slitiny Al, slitiny Zn, slitiny Mg, popř. ocel na odlitky; hledisko způsobu odlévání - gravitačně: do pískové formy do kovové formy (jsou velmi kompaktní odlitky) do jiného typu formy (sádrová, atd.) - tlakově - vysokotlaký způsob (odlitky z neželezných kovů) - nízkotlaký způsob (odlitky z neželezných kovů) - odstředivé lití (výjimečný způsob); hledisko dokončovacích operací, popř. obrábění

8 Zásady konstrukce z hlediska výroby netrvalé formy netrvalá forma obsahuje dělící rovinu, proto je důležité volit pokud možno jednu dělící rovinu; volit malý počet rámů; je nutno volit model, aby neměl ostré hrany a šel dobře vyjmout z formy; je nutné volit jádra, tak aby šla jednoduše zakládat do formy; pokud možno volit malý počet jader

9 Technologičnost konstrukce odlitků s ohledem na obecné zákonitosti tuhnutí odlitků Mimořádným materiálem je litina litiny s lupínkovým grafitem (dále LLG) vykazují rozdílné mechanické vlastnosti v tlaku a v tahu; to je způsobeno heterogenní strukturou litiny (přítomnosti lupínků grafitu); litina snese 3x větší namáhání v tlaku než v tahu; litinové profily namáhané na ohyb se konstrukčně řeší tak, aby napětí v tahu bylo v silnějším profilu; snažíme se, aby výstužná žebra nebyla umístěna v oblasti maximálního namáhání v tahu, ale byla namáhána na tlak.

10 Technologičnost konstrukce odlitků s ohledem na obecné zákonitosti tuhnutí Mimořádným materiálem je litina litiny s lupínkovým grafitem (dále LLG) vykazují rozdílné mechanické vlastnosti v tlaku a v tahu; to je způsobeno heterogenní strukturou litiny (přítomnosti lupínků grafitu); litina snese 3x větší namáhání v tlaku než v tahu; litinové profily namáhané na ohyb se konstrukčně řeší tak, aby napětí v tahu bylo v silnějším profilu; snažíme se, aby výstužná žebra nebyla umístěna v oblasti maximálního namáhání v tahu, ale byla namáhána na tlak.

11 Základní konstrukční pravidla při navrhování odlitků odlitek musí mít stejnou tloušťku stěn (nebo poměr musí být maximálně 1:3, to platí především pro odlitky z litiny). rovnoměrná tloušťka stěn je předpokladem pro zamezení tepelných uzlů, které tuhnou jako poslední a objevují se v nich staženiny. odlitky mají mít velké rádiusy a nesmí mít ostré hrany a přechody stěn musí mít odpovídající zaoblení.

12 Základní konstrukční pravidla při navrhování odlitků tloušťky stěn se mají zvětšovat směrem k nálitku a při navrhování odlitku se musíme vyhnout konstrukci, kde by docházelo k nahromadění velké hmoty, neboť v těchto místech se mohou snadno vytvořit dutiny. v jednom místě se má napojovat co nejméně stěn, je třeba se vyhnout křížícím se stěnám. Výhodné je také provést odlehčení některých míst návrhem díry, i když to znamená složitější formování s jádry.

13 Volba jader ve formě volba jader ve formě pokud možno jedno jádro, jedna dělící rovina; výroba více jader do jedné formy prodražuje výrobu odlitku; jen ve výjimečných případech, u velmi složitých odlitků se dutina formy vyrábí skládáním nepravých a popř. pravých jader výroba hlav naftových motorů

14 Uložení jader v odlitku musíme zabezpečit snadné odstranění jádra z odlitku a také pročištění vzniklé dutiny;

15 Konstrukce odlitku se žebry do pískových forem žebra nesmí být na překážku ve vyjímání modelu z formy, musí být rovnoběžná se směrem vyjímání; při konstrukci se uplatňuje tzv. metoda stínů (žebra nesmí házet stíny);

16 Napojování stěn odlitků odlitek musí mít při napojování odpovídající radiusy; zaoblení stěn musí mít také odpovídající radiusy, pokud možno větší; odlitek nesmí mít ostré hrany model by nešel vyjmout z pískové formy nebo odlitek z kovové formy

17 Konstrukční řešení míst nahromadění materiálu předlití drážky v lanové kladce, nerovná výztuž kola

18 Konstrukce návaznosti stěn odlitků při konstrukci odlitku je důležité proporcionální rozdělení hmoty

19 Minimální tloušťka odlitku dle odlévaného materiálu

20 Napojování stěn odlitků

21 Připojení žeber k odlitku Zabezpečit usměrněné tuhnutí odlitků vepsané koule Konstrukce odlitku zesílení stěny za účelem konstrukce vepsaných koulí

22 Konstrukce napojování Konstrukce napojování - ve svislém směru není dobré, je třeba konstruovat stěny odlitků pod určitými uhly- dochází k rozkladu sil; Napojení výztuží k věnci kola - je třeba provádět zahnutými výstužemi, aby mohla být zabezpečena dilatace při jejich chladnutí a) špatně; b),c) je lepší konstrukce

23 Zatěžování ložiska se žebrem zatěžování ložiska vnější tahovou silou silou je třeba provádět v místech zesílení; tahová síla musí být orientovaná na straně žebra (vpravo dobře)

24 Návrh konstrukce odlévaných desek desky stejné tloušťky se při výrobě vždy deformují; desky musí obsahovat žebra a) špatně, b) lépe c) - výborně

25 Konstrukce odlitků pro obrábění obrábění velkých ploch je nákladné; lze provádět konstrukční úpravy; je nutné volit jednoducho konstrukci pro snadné upevnění k obráběcímu stroji;

26 Konstrukce odlitků pro obrábění je nutné situovat směry předlitých děr tak, aby obrábění zachovalo směr svislý nebo vodorovný, Při jiných směrech je třeba vychylovat řezný nástroj od standardní polohy (svislá, vodorovná)

27 Charakteristika slévárenství Literatura: [1] NOVÁ, I.: Technologie I. [Skripta], FS-TU v Liberci [2] MICHNA, Š., NOVÁ, I.: Technologie zpracování kovových materiálů. 1. vyd. Adin Prešov, [3] VETIŠKA, A.: Teoretické základy slévárenské technologie. 1. vyd. Praha 1974.