Półfabrykat w formie odlewu jest ekonomicznie uzasadniony w przypadku produkcji seryjnej (od 5 tyś. sztuk). Niniejszy artykuł przedstawia podstawy projektowania odlewów w kontekście dalszych operacji technologicznych wykorzystujących przede wszystkim obróbkę skrawaniem. Poniżej przedstawiono pokrótce projektowanie odlewu z żeliwa szarego odlewanego w formie piaskowej formowanej maszynowo lub ręcznie. W przypadku formowania maszynowego forma wykonana jest ze stali, podobnie rdzenie. W przypadku form piaskowych formowanych ręcznie one i rdzenie wykonywane są z drewna. Zaletą odlewnictwa jest zdolność kształtowania przedmiotów o skomplikowanych kształtach. Potrzeba wytworzenia tysięcy sztuk przedmiotów wyłącznie z półfabrykatu hutniczego (pręt lub płaskownik) oznaczałoby znaczne straty na materiale. Odlew umożliwia skrócenie procesu technologicznego ale także uzyskanie korzystnego poziomu kosztów w zakresie oszczędności na materiale. Na ilustracji 1 pokazano przykładowy odlew części o złożonych kształtach.

Ilustracja 1. Przykład odlewu części o złożonych kształtach już po obróbce istotnych powierzchni.

TEWY Nr 4/2018 (18) Półfabrykat jako odlew w produkcji seryjnej 556.83 KB 2441 downloads

Półfabrykat jako odlew w produkcji seryjnej. ...

Download

Projekt półfabrykatu w kontekście dalszych operacji technologicznych wymaga rozpoznania, które powierzchnie będą w kolejnych operacjach obrabiane, a które pozostaną w stanie surowego odlewu. Konieczne jest dobranie klasy tolerancji odlewu oraz naddatków obróbkowych. W przypadku rysunku konstrukcyjnego odlewu nie jest konieczne oznaczanie naddatków, lecz z powodów dydaktycznych warto to zrobić. Poniżej znajduje się przykładowy rysunek półfabrykatu z naniesionymi naddatkami (wyróżnione dodatkowo kolorem czerwonym) – ilustracja 2 [4].

Ilustracja 2. Przykład projektu półfabrykatu z uwzględnionymi naddatkami obróbkowymi [4].

W przekroju naddatki są obszarem kreskowanym z podwójną gęstością względem obszarów przedmiotów, które nie stanowią naddatków obróbkowych. Według starych zaleceń powierzchnia w przypadku górnej powierzchni przedmiotu (przy powierzchni podziału) powinna mieć szerszy naddatek (1,5x). Zalecenie takie wynikało z faktu gromadzenia się w górnych częściach lżejszych zanieczyszczeń w trakcie procesu odlewania. Zwiększony naddatek zapobiegał występowaniu niepożądanych zanieczyszczeń w objętości przedmiotu jako produktu finalnego. Współczesne zalecenia nie zawierają tego typu wskazówek.

Dobór płaszczyzny (powierzchni) podziału zależy od stopnia skomplikowania kształtu. W przedstawionych na ilustracjach 1 i 2 przykładach płaszczyzna podziału znajduje się na górnych powierzchniach odlewu sytuując odlew całkowicie w dolnej części formy. Należy jednak pamiętać, że nie zawsze tak będzie. Wystarczy, że półfabrykat ma dwa kołnierze i wówczas płaszczyzna podziału zawiera oś główną przedmiotu. Każdy projekt jest rozważany indywidualnie.

Klasa tolerancji odlewu

Aktualnie stosowaną normą techniczną jest PN-ISO 8062:luty 1997, która umożliwia dobranie naddatków obróbkowych oraz tolerancji dla wymiarów odlewu. Aktualnie żadna norma nie jest obowiązująca, za wyjątkiem norm dotyczących BHP i innych aspektów bezpieczeństwa. Na ilustracji 1 przyjęto klasę tolerancji CT11 oraz stopień nadddatków obróbkowych F. PN-ISO 8062:luty 1997 w przypadku odlewania w formach piaskowych formowanych maszynowo i skorupowo, dla żeliwa szarego, żeliwa sferoidalnego oraz ciągliwego, klasy tolerancji CT 8÷12 (dla produkcji wielkoseryjnej).

W przypadku produkcji krótkich serii oraz w przypadku produkcji jednostkowej wykorzystuje się odlewanie w formach piaskowych formowanych ręcznie. Wówczas klasy tolerancji dla żeliwa szarego, sferoidalnego oraz ciągliwego oraz pozostałych materiałów odlewniczych to CT13÷15 dla spoiwa gliniastego. Dla spoiwa chemicznego w przypadku żeliwa szarego, sferoidalnego oraz ciągliwego przyjmuje się klase CT11÷13 (tabela 1).

Konkretne wartości tolerancji dobiera się z danych tabelarycznych na podstawie uszeregowanego wymiaru podstawowego – dla każdego wymiaru oddzielnie. Pole tolerancji to suma wartości bezwzględnych – modułów – odchyłki górnej i dolnej. Przyjęte odchyłki, z reguły symetryczne, mają się mieścić w przyjętej tolerancji.

Ilustracja 2 przedstawia projekt półfabrykatu w formie odlewu części klasy tuleja, w której przyjęto klasę tolerancji CT12, a stopień naddatków obróbkowych G.

Stopień naddatków obróbkowych

Stopień naddatków obróbkowych jest określany dla danego materiału odlewanego oraz metody odlewniczej. W przypadku żeliwa szarego, sferoidalnego i ciągliwego dla odlewanie w formach piaskowych i skorupowych formowanych maszynowo (produkcja wielkoseryjna) przyjmuje się stopień naddatku obróbkowego E-G. W przypadku produkcji małoseryjnej, jednostkowej (odlewanie w formach piaskowych formowanych ręcznie) zaleca się stopień naddatku F-H (tabela 2).

Wartość naddatku dobierana jest na podstawie największego wymiaru zewnętrznego odlewu związanego z przedmiotem dla określonej klasy naddatków. W przypadku określania wymiaru naddatku na średnicy dobrana z tabeli wartość naddatku jest na stronę, a nie na średnicę.

Po określeniu naddatków i tolerancji warto jest dokonać weryfikacji dobranych naddatków i przyjętych odchyłek wymiarów geometrycznych odlewu, czy przypadkiem minimalny wymiar zewnętrzny nie osiąga stanu, w którym odchyłka “wchodzi” wgłąb materiału przedmiotu, który nie jest już naddatkiem obróbkowym.

Z reguły odlewanie do wykonywania półfabrykatów stosuje się przy kilku tysiącach sztuk kiedy to koszty związane z uruchomieniem takie produkcji znajdują się na poziomie ekonomicznej opłacalności. Czasami jednak w przypadku zamówień krótkich serii oraz jednostkowych nie jest możliwa zmiana materiału i wykonanie przedmiotu z innych materiałów. Wymagany jest odlew. Stąd norma PN-ISO 8062:1997 przewiduje i takie sytuacje. Jednak ekonomiczne uzasadnienie takich wyborów w skali przemysłowej nie jest zalecane.

Ilustracja 3. Przykład projektu półfabrykatu w formie odlewu części klasy tuleja. Przyjęto pochylenia odlewnicze równe 2° [4].

Ilustracja 3. Przykładowy projekt części klasy tuleja [4].

Dane dotyczące projektowania półfabrykatów w formie odlewów można znaleźć także w [1] w nowych wydaniach. Również na podstawie ramowych procesów technologicznych dla części klasy tulej i tarcza zawartych w [1] można opracowywać procesy technologiczne.

Źródła:

1. Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT
2. Kapiński S., Skawiński P., Sobieszczański, Sobolewski J.Z., Projektowanie technologii maszyn, OWPW 2002
3. Norma PN-ISO 8062:luty 1997
4. Rudaś T., Horczyczak M., Morek R., Materiały dydaktyczne – ZAOiOS WIP PW

TEWY Nr 4/2018 (18) Półfabrykat jako odlew w produkcji seryjnej 556.83 KB 2441 downloads

Półfabrykat jako odlew w produkcji seryjnej. ...

Download