Толщина стенок и прочность отливок

Толщина стенок и прочность отливок

Стенки литых деталей обладают неодинаковой прочностью в поперечном сечении из-за различия условий кристаллизации. Прочность максимальна в поверхностном слое, где металл вследствие повышенной скорости охлаждения приобретает мелкокристаллическую структуру и где образуются благоприятные для прочности остаточные напряжения сжатия. В поверхностном слое чугунных отливок преобладают перлит и цементит. Сердцевина, застывающая медленнее, имеет крупнокристаллическое строение с преобладанием феррита и графита. В ней нередко образуются дендритные кристаллы и возникают усадочные раковины и рыхлоты.

Чем массивнее стенка, тем резче разница между прочностью сердцевины и корки, поэтому увеличение толщины стенок не сопровождается пропорциональным увеличением прочности отливки (рис. 429).

По этим причинам, а также для уменьшения массы целесообразно выполнять слепки отливок наименьшей толщины, которая допускается условиями литья. Необходимую жесткость и прочность обеспечивают оребрением, применением рациональных профилей, приданием детали выпуклых, сводчатых, сферических, конических и тому подобных форм Такой метод всегда приводит к получению более легких конструкций.

Прочность литейных сплавов

Качество формы отливки можно приближенно оценить отношением ее поверхности к объему или при заданной длине — отношением периметров S к сечению F:

Tolshina stenok 2

На рис. 430, а—в приведены значения Ω для нескольких равновеликих сечений с различной толщиной стенок. Массивные формы (виды а, б) нецелесообразны по прочности и массе. Правильные литейные формы — это тонкостенные, развитые по периферии формы (виды в).

Формы литых деталей

На видах г, д показаны примеры нерационального оформления литых деталей в виде массивных отливок (г) и рационального — в виде тонкостенных конструкций (д).

Механическую обработку литых деталей следует сводить к минимуму не только в интересах сокращения стоимости изготовления, но и по соображениям прочности (при механической обработке удаляется наиболее прочный поверхностный слой). Участки, подвергаемые механической обработке, усиливают, утолщая прилегающие стенки.