Проектирование литых деталей - ответственный этап, который во многом определяет успех всего производственного процесса. Качество готовой отливки зависит не только от технологии литья, но и от конструкции изделия. Поэтому опытный инженер-конструктор должен учитывать специфические требования литья уже на стадии проектирования.
В этой статье рассмотрим ключевые принципы и рекомендации, которые помогут оптимизировать проектирование деталей под литьё - от выбора толщины стенок до учёта усадки и особенностей формообразования. Советы актуальны как для литья в песчаные формы, так и для литья под давлением. Грамотное проектирование повышает технологичность, снижает риск брака и обеспечивает точность литья, приближая изделие к требуемым характеристикам.
Основные принципы проектирования литых изделий
1. Лёгкое заполнение формы
Деталь должна быть спроектирована так, чтобы расплавленный металл или пластик легко поступал во все полости формы и полностью их заполнял. Следует избегать слишком тонких или извилистых каналов, которые препятствуют потоку. Продуманная литниковая система обеспечивает равномерное заполнение формы.
2. Равномерное и быстрое затвердевание
Конструкция детали должна обеспечивать равномерное охлаждение отливки по всему объёму. Однородная толщина стенок и плавные переходы помогают избежать «горячих точек», усадочных раковин и внутренних напряжений.
3. Свободное извлечение из формы
Для лёгкого вынимания все поверхности, перпендикулярные направлению извлечения, выполняют с уклоном. Также важно минимизировать поднутрения — они усложняют конструкцию пресс-формы и увеличивают вероятность возникновения дефектов.
4. Минимальная сложность пресс-формы
Сложные внутренние пазы, глухие отверстия или декоративные полости часто требуют дополнительных стержней и увеличивают стоимость формы. Простая конструкция - путь к более надёжному и экономичному производству.
5. Реалистичные допуски
Литьё имеет ограниченную точность, поэтому не стоит требовать от него невозможного. Критические поверхности следует проектировать с припуском под механическую обработку.
Толщина стенок и рёбра жёсткости
- Толщина стенок должна быть максимально равномерной и минимально достаточной.
- Нерегулярная толщина вызывает неравномерное охлаждение и может привести к трещинам или раковинам.
- Избыточное утолщение редко повышает прочность из-за вероятной пористости внутренних слоев.
Рёбра жёсткости
- Толщина ребра: 50–60% толщины стенки.
- Высота ребра: до 3× толщины ребра.
- Обязательно предусматривать уклоны и радиусы в основании.
Радиусы скругления и плавные переходы
- Избегайте острых внутренних углов — это концентраторы напряжений.
- Минимальный радиус: 1–3 мм или более 1/3 толщины стенки.
- Плавные переходы улучшают заполнение формы и уменьшают износ пресс-формы.
Конструкторские уклоны и извлечение из формы
- Рекомендуемый уклон: 1–3 градуса для стенок высотой до 20 мм.
- Для более высоких элементов уклон может быть меньше, но лучше его не уменьшать.
- Уклоны часто не наносятся на чертёж, но обязательно учитываются в 3D-модели.
Усадка, припуски и точность обработки
- Усадка зависит от материала:
- серый чугун: 1–1,2%
- сталь: 1,8–2%
- алюминий: 1–2,2%
- ABS: 0,5–0,6%
- полиэтилен: 1,5–3%
- Конструктор обязан учитывать усадку при проектировании пресс-формы.
- Поверхности, которые будут подвергаться механической обработке, должны иметь дополнительный припуск в несколько миллиметров.
Таблица: основные правила проектирования деталей под литьё
| Правило | Пояснение |
|---|---|
| Равномерная толщина стенок | Обеспечивает равномерное затвердевание и снижает риск раковин и трещин. |
| Избегать массивных зон | Толстые участки увеличивают вероятность усадочных дефектов. |
| Рёбра вместо утолщений | Повышают прочность без дефектов; толщина ребра - 0,5–0,6 от толщины стенки. |
| Плавные радиусы и скругления | Минимальный радиус - 1 мм; уменьшает концентрацию напряжений. |
| Уклоны 1–3° | Облегчают извлечение и снижают повреждения кромок. |
| Учёт усадки | Форма изготавливается больше на величину усадки материала. |
| Припуски под механическую обработку | Критические поверхности выполняются с запасом материала. |
| Планирование литниковой системы | Массивные участки должны располагаться ближе к точкам впрыска металла. |
Заключение
Грамотное проектирование для литья обеспечивает качественное заполнение формы, равномерное затвердевание и минимум дефектов. Учёт усадки, уклонов, радиусов, толщины стенок и расположения литниковой системы позволяет получить изделие, максимально близкое к требуемой форме и размерам. Если вам нужна качественная и технологичная отливка - мы готовы помочь. Наша компания выполняет полный комплекс работ, обеспечивая высокую точность, повторяемость и экономичность производства.