Классификация чугунов для отливок

Чугуны для отливок различаются по структуре, химическому составу, назначению и технологии получения.

В зависимости от того, в каком виде формируется высокоуглеродистая фаза при кристаллизации или термической обработке по структуре, различают отливки:

  • 1) из графитизированного чугуна, характеризуемого наличием в структуре свободного графита различной формы;
  • 2) из белого чугуна. (БЧ), характеризуемого отсутствием в структуре свободного графита (высокоуглеродистая фаза находится в виде цементита);
  • 3) из половинчатого, отбеленного чугуна (ОЧ).

В последнем случае поверхностный слой отливки имеет структуру белого чугуна, а в центре — графитизированного серого чугуна.

Форма графита в графитизированных чугунах разнообразна: пластинчатая (ПГ), вермикулярная — червеобразная (ВГ), хлопьевидная (ХГ) и шаровидная (ШГ). Эти формы графита определяют основные типы чугунов: серый чугун (СЧ), чугун с вермикулярным графитом (ЧВГ), ковкий чугун (КЧ), высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ). При этом структура металлической основы может быть от ферритной до аустенитной. Государе ственными стандартами регламентировано около 100 марок чугуна.

По химическому составу различают нелегированный и легированный чугун.

По назначению чугуны могут быть разделены на несколько укрупненных групп в зависимости от предъявляемых к отливке требований.

К укрупненным группам относятся отливки:

  1. машиностроительные из серого чугуна, у которого наблюдаются характерные механические свойства, хорошая обрабатываемость, улучшенные литейные свойства, облегчающие получение отливок наиболее сложной конфигурации, и наибольшая дешевизна; в пределах дайной группы могут быть выделены:

  • отливки для станкостроения,
  • для автомобилестроения,
  • для тяжелого машиностроения,
  • для электрической промышленности и т. д.;
  1. с повышенной прочностью я вязкостью из высокопрочного или ковкого чугуна;
  2. с повышенной поверхностной твердостью из отбеленного чугуна или подвергаемые поверхностной закалке;
  3. с резко выраженными специальными свойствами из легированных чугунов.

По технологии получения различают отливки, получаемые в разовых песчаных формах, в оболочковых формах, в металлических формах (кокиль), в песчаных формах, изготовленных по газифицируемым моделям, в керамических формах, изготовленных по выплавляемым или выжигаемым моделям. Особенность технологического процесса в последних двух вариантах заключается в отсутствии разъема формы н стержней. Модель из формы удаляется либо в процессе заливки формы металлом (газифицируемые модели), либо предварительно выплавляется или выжигается из керамической формы. Газифицируемые и выжигаемые модели изготовляют из полимеров (пенополистирол, полистирол), а выплавляемые — из легкоплавких составов на основе парафина, стеарина, церезина и др. Осваивается производство отливок из черных сплавов (в том числе из чугуна) литьем под давлением.

Целесообразный способ получения отливки зависит от типа производства, массы отливки, ее габаритных размеров и конструктивных особенностей.

Выбранный способ характеризуется определенными точностью и шероховатостью поверхности получаемых отливок.

Таблица 1. Точность и шероховатость поверхности чугунных отливок, получаемых различными способами
Литье Нормальная точность Достижимая точность Rz, мкм
Класс по ГОСТ 16645-85 Класс по ГОСТ 26645-85
В разовые песчаные формы:
ручная формовка 9-14 7-12 80-160
машинная, встряхиванием с подпрессовкой 8-13 6-11 80-160
машинная, прессованием под высоким давлением 7-12 5-9 40-80
в формы с газифицируемыми моделями 7-12 5-10 40-160
В оболочковые формы 5-11 4-9 20-80
В металлические формы 5-11 4-9 20-80
По выплавляемым моделям 4-9 3-8 10-40
1. Приведена минимально допустимая точность.

Наиболее универсальным способом получения отливок, пригодным как для единичного, так и для массового производства отливок массой от десятков граммов до десятков тонн, является литье в разовые песчаные формы. В металлических формах получают разнообразные фасонные отливки массой от долей до 100 кг, хотя в отдельных случаях масса отливки составляет сотни килограммов (например, чугунные трубы, получаемые центробежным способом, и др.). При литье в металлические формы целесообразна серия для мелких отливок св. 400 шт., для крупных отливок св. 20 шт.

Литьем в оболочковые формы получают в основном коленчатые валы н ребристые цилиндры, станины электродвигателей, корпуса токарных патронов, нагревательные комфорки бытовых электроплит, детали различных двигателей, компрессоров, насосов, вентиляторов, текстильных машин, гидроаппаратуры, кондиционеров и т. д. Максимальные размеры отливок до 1000Х1000 мм, масса отливок до 200 кг. Учитывая необходимость изготовления нагреваемой металлической оснастки, целесообразна серия не менее 300—500 шт.

Литьем по выплавляемым моделям изготовляют мелкие отливки сложной конфигурации массой до 1,5—2 кг, реже до 5—6 кг, для которых требуются повышенная точность и малые параметры шероховатости поверхности. При данном способе имеется возможность максимально приблизить заготовку по размерам и конфигурации к готовой детали. При использовании деревянных пресс-форм для изготовле-, ния моделей целесообразна серия 50—100 шт., гипсовых — 200 шт., металлических — несколько тысяч.

Точность отливок, получаемых различными способами, приведена в табл. 1.

Данные относятся к отливкам II—III группы сложности на размеры до 500 мм включительно, расположенных! в одной части формы. Точность размеров, оформляемых в двух н более частях формы, а также отливок повышенной сложности и больших габаритов может быть ниже.

На характеристики точности отливок влияет их сложность, вид модель

Таблица 2. Группы сложности отливок, изготовляемых в песчаных формах
Группа сложности Отливка Характеристики группы сложностей отливок
Плита, Глухая крышка, Смотровая крышка

Отливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, без внутренних полостей. Наружные поверхности с наличием невысоких ребер-буртов, бобышек, фланцев и отверстий.

Углублений н выступов ≤30 мм до 5 шт. Отливки без механической обработки или незначительная обработка с одной стороны, в основном сверление

Траверса, Колосник, Ступица барабана

Отливки общего назначения. Плоские, цилиндрические, полусферические, открытой коробчатой формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями и углублениями. Углубления, выступы, отверстия высотой ≤75 мм до 5 шт. Внутренние полости с прямолинейными поверхностями со свободным широким выходом наружу. Применяется незначительная обработка с двух сторон, включая точение, растачивание

Корпус, Траверса, Корпус раздаточной коробки

Отливки ответственного назначения.

Открытой коробчатой, сферической, цилиндрической формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с ребрами, бобышками, выступами н углублениями. Углубления, выступы, ребра высотой более 75 мм до 5 шт. Внутренние полости в основном с прямолинейными поверхностями со свободным выходом наружу. Применяется механическая обработка с трех-четырех сторон, включая шлифование

Корпус, Каретка, Корпус Корпус

Отливки ответственного назначения.

Открытой и закрытой коробчатой, цилиндрической и сферической формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные. Углубления, выступы, отверстия, ребра высотой более 75 мм до 10 шт. Внутренние полости средней сложности с прямолинейными и криволинейными поверхностями со свободным и затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка с четырех-пяти сторон, включая шлифование, притирку, полирование. Предъявляются требования по химическому составу и механическим свойствам, герметичности при давлении 12-105 Па

Рабочее колесо, Станина, Корпус

Отливки особо ответственного назначения. Закрытой коробчатой, цилиндрической, сферической или комбинированной формы. Наружные поверхности прямолинейные и криволинейные с примыкающими патрубками, фланцами. Углубления, выступы, ребра, отверстия высотой до 75 мм до 15 шт. Внутренние полости сложной конфигурации с наличием ленточных и кольцевых каналов со свободным и затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка с пяти-шести сторон, включая хонингование, полирование. Предъявляются требования по химическому составу, механическим свойствам, микроструктуре. Герметичность при давлении до 30-105 Па

Выправляющий аппарат, Блок цилиндров, Станина

Отливки особо ответственного назначения. Закрытой коробчатой, цилиндрической или комбинированной формы. Наружные поверхности образуются сопряжением прямолинейных и криволинейных поверхностей. Углубления, выступы, отверстия ребра высотой св. 75 мм более 15 шт. Внутренние полости особо сложной конфигурации с наличием ленточных и кольцевых каналов, расположенных в два и больше ярусов, с затрудненным выходом наружу. Применяется механическая обработка со всех сторон, включая доводку хонингованием.

Предъявляются требования по химическому составу, механическим свойствам, микроструктуре, газонасыщенности. Герметичность при давлении св. 30-105 Па


На характеристики точности отливок влияет их сложность, модельной оснастки. Например, при ручной и машинной формовке с использованием встряхивания и подпрессовки при обычных давлениях можно применить деревянную модельную оснастку, тогда как при прессовании форм с высоким давлением используют металлическую модельную оснастку, что отражается на себестоимости отливок и становится целесообразным лишь при их определенной серии (обычно не меньше нескольких сот штук).

В основу классификации отливок по сложности положена классификация, установленная. Прейскурантом оптовых цен № 25-01. Отливки, получаемые в песчаных формах, по выплавляемым моделям, под давлением делятся на шесть групп сложности, а отливки, получаемые в оболочковых формах, в кокиль или центробежным способом — на пять групп. Основными признаками при классификации являются геометрическая форма, конфигурация наружных поверхностей; конфигурация и характер расположения внутренних полостей отливок; технологические особенности изготовления. В табл. 2 в качестве примера приведены конструктивные признаки отнесения отливок, получаемых в песчаных формах, к различным группам сложности.

Таблица 3. Точность чугунных отливок в зависимости от их сложности и наибольшего габаритного размера
Наибольший размер отливки, мм Точность в условных баллах при группе сложности Классы точности по ГОСТ 26645-85 при группе сложности
Ⅰ-Ⅱ Ⅲ-Ⅳ Ⅴ-Ⅵ Ⅰ-Ⅱ Ⅲ-Ⅳ Ⅴ-Ⅵ
До 50 1,0 1,25 1,6 3-6 3т-6 3т-6
51-200 1,25 1,60 2,0 5т-7т 5т-7т 7т-9
201-500 1,60 2,00 2,5 7т-9т 7т-9т 7т-9т
501-2000 2,0 2,50 3,15 7-9 7-9 9
Св. 2000 до 2,5 до 3,15 до 4,0 7-9 до 10 до 10

При оценке точности в условных баллах за единицу принята достижимая точность отливок I—II групп сложности с наибольшим размером до 50 мм.

В табл. 3 приведена ориентировочная точность чугунных отливок, изготовляемых в песчаных формах, в зависимости от группы сложности отливок н наибольшего габаритного размера.

Себестоимость отливок, кроме материала, их группы сложности и серии, определяется точностью, зависящей от применяемого способа изготовления, и в общем случае увеличивается с повышением точности отливок. Однако это увеличение может быть перекрыто экономией при дальнейшей механической обработке более точных литых заготовок, в результате уменьшения или ликвидации припусков на механическую обработку.

Изменение стоимости отливок в зависимости от марки чугуна приведено в табл. 4, а от применяемого технологического процесса — в табл. 5. Приведенный диапазон изменения относительной стоимости охватывает отливки всей группы сложности.

За единицу в табл. 4 принята оптовая цена 1 т отливок массой 0,16 — 0,25 кг группы сложности I из чугуна СЧ10—СЧ18, изготовляемых в песчаных формах, а в табл. 5 — оптовая цена 1 т тех же отливок, изготовленных из высокопрочного чугуна ВЧ 35 — ВЧ 50 в песчаных формах. Эти значения на базе оптовых цен 1979 г. равны соответственно 314 и 376 р.

Цена отливок, получаемых в кокиль, более низкая по сравнению с отливками, полученными в песчаных формах (табл. 5). Однако это зависит от серийности выпуска отливок. С уменьшением серийности цена будет снижаться для отливок, изготовляемых в песчаных формах, и при единичном и мелкосерийном производстве литье в кокиль становится нецелесообразным, даже с учетом возможной выгоды, получаемой при механической обработке вследствие повышения точности отливок.

Таблица 4. Относительная стоимость 1т отливок сопоставимой сложности, изготовленных из различных марок чугуна в песчаную форму
Марка чугуна Масса отливок, кг
0,16-0,25 1,0-1,6 6,3-10 63-100 630-1000 6300-10000
Серия отливок, тыс. шт.
100-200 20-75 12-30 4-7,5 1,5-3,5 0,18-0,35
ГОСТ 1412-85
СЧ10, СЧ15 1-1,83 0,81-1,6 0,67-1,39 0,55-1,19 0,48-1,03 0,44-0,9
СЧ20, СЧ30 1,05-1,91 0,86-1,67 0,71-1,45 0,58-1,24 0,51-1,08 0,47-0,95
СЧ35 1,08-1,94 0,88-1,7 0,74-1,48 0,62-1,27 0,54-1,11 0,5-0,98
ГОСТ 7293-85
ВЧ 35, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50 1,2-2,09 0,99-1,83 0,82-1,62 0,69-1,4 0,61-1,23 0,57-1,09
ВЧ 60, ВЧ 70, ВЧ 80, ВЧ 100 1,39-2,28 1,18-2,02 1-1,8 0,85-1,56 0,74-1,36 0,66-1,19
ГОСТ 1215-85
КЧ 30-6/КЧ 65-3 1,1-2,01 0,91-1,77 0,76-1,6 0,64-1,33 0,57-1,17 0,52-1,04
ГОСТ 1385-85
АЧС1-АЧС3 1,13-2,04 0,93-1,8 0,79-1,58 0,66-1,36 0,58-1,2 0,4-1,06
АЧС4-АЧС2 1,23-2,16 1,03-1,91 0,85-1,68 0,73-1,45 0,64-1,29 0,58-1,15
ГОСТ 7769-82
ЧХ1, ЧХ2, ЧХ3 1,12-2,02 0,92-1,78 0,78-1,56 0,65-1,35 0,58-1,18 0,53-1,05
ЧС5, ЧС5Ш 1,15-2,07 0,96-1,83 0,81-1,61 0,68-1,39 0,61-1,23 0,56-1,05
ЧС15, ЧС17 1,08-1,99 0,89-1,75 0,75-1,47 0,62-1,31 0,54-1,15 0,5-1,02
ЧНХТ 1,16-2,07 1,03-1,88 0,92-1,59 0,78-1,43 0,7-1,24 (0,64-1,15)*1
ЧХ28, ЧХ32 1,59-2,72 1,35-2,39 1,17-2,13 1-1,86 0,89-1,65 0,81-1,47
ЧЮ22Ш, ЧЮ30 1,8-2,93 1,56-2,6 1,38-2,34 1,22-2,08 1,10-1,83 1,03-1,69
*1 Для отливок массой сн. 4000 кг

При увеличении производства отливок по сравнению с указанным в табл. 4 цены за 1т уменьшаются, а при уменьшении - увеличиваются. Максимальное изменение цен при этом составляет ±25%

Таблица 5. Относительная стоимость 1т отливок из высокопрочного чугуна
Литье Масса отливок, кг
0,16-0,25 1,0-1,6 6,3-10 63-100 630-1000
Серия отливок, тыс. шт.
100-200 20-75 12-30 4-7,5 1,5-3,5
В песчаную форму 1,0-1,75 0,82-1,53 0,69-1,35 0,58-1,17 0,51-1,03
В оболочковую форму 1,56-2,58 1,4-2,21 1,14-1,78 1,01-1,46 (0,95-1,12)*1
В металлическую форму (кокиль) 0,85-1,49 0,7-1,3 0,59-1,16 0,49-1 0,44-0,88
В облицованный кокиль 1,21-1,81 1,07-1,64 0,97-1,5 0,88-1,35 0,83-1,23
По выплавляемым моделям 4,28-6,09 2,82-4,17 1,96-2,93 (1,7-2,39)*2
*1 Для отливок массой св. 250 кг.
*2 Для отливок массой св. 10 кг

При уменьшении серий отливок до пределов, целесообразных для сопоставления всех приведенных в табл. 5 способов получения отливок, цена на отливки, полученные в песчаную форму, возрастает на 10—12%, литьем по выплавляемым моделям — на 15%, литьем в кокиль — на 20%, литьем в оболочковые формы — на 25%






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.