Jediným nejdůležitějším pravidlem pro vyrobitelné litinové odlitky je rovnoměrná tloušťka stěny . Většina defektů odlitku – pórovitost, smršťovací dutiny, praskání a deformace – má původ v náhlých změnách tloušťky, které způsobují nerovnoměrné chlazení. Návrháři, kteří udržují kolísání tloušťky stěny uvnitř 20 % mezi sousedními sekcemi eliminovat většinu problémů s odléváním, kterým se lze vyhnout, dříve, než se součást dostane do slévárny.
Kromě tloušťky stěny má několik dalších konstrukčních faktorů přímý vliv na to, zda je lití železa lze vyrobit spolehlivě, levně a s dobrými mechanickými vlastnostmi. Tento článek popisuje každou z nich pomocí praktických a použitelných pokynů.
Železo se přibližně srazí 1 % až 2 % v objemu, jak tuhne. Když má součást tlusté i tenké části, tlusté oblasti se ochlazují a smršťují později než tenké, což vytváří vnitřní napětí a často vytváří v tlustých oblastech smršťovací dutiny. Jako obecné pravidlo dodržujte tloušťku stěny mezi 4 mm a 25 mm pro většinu dílů ze šedé a tvárné litiny a vyvarujte se náhlých přechodů větších než 2:1 mezi sousedními stěnami.
Tam, kde je variace tloušťky nevyhnutelná, použijte raději zkosené přechody než ostré kroky. Postupné zužování rozšiřuje gradient chlazení na delší vzdálenost, čímž se snižuje koncentrace napětí, která vede k praskání.
Ostré vnitřní rohy působí jako nánosy napětí a jsou hlavní příčinou trhání za tepla během tuhnutí. Z praktického hlediska by vnitřní poloměr zaoblení měl být min 25 % tloušťky přilehlé stěny , s minimálně 3 mm i na tenkých profilech.
Zaoblené přechody také zlepšují plnění formy, protože roztavené železo obtéká křivky hladčeji než ostré úhly, což snižuje vady související s turbulencí.
Úhel úkosu je mírné zkosení aplikované na svislé povrchy, takže vzor lze vyjmout z pískové formy bez poškození dutiny formy. Bez adekvátního tahu musí slévárny používat složitější nástroje nebo akceptovat povrchové vady způsobené trháním formy, což obojí zvyšuje náklady.
| Typ povrchu | Doporučený úhel ponoru |
|---|---|
| Vnější povrchy | 1° až 2° |
| Vnitřní povrchy (jádra) | 2° až 3° |
| Hluboké nebo úzké dutiny | 3° nebo více |
Stoupací trubky fungují jako zásobníky roztaveného kovu, které zásobují odlitek při jeho smršťování během ochlazování, čímž zabraňují vnitřním dutinám. Konstruktéři by měli včas identifikovat nejtěžší části dílu, protože tyto oblasti – nazývané horká místa – tuhnou jako poslední a vyžadují přímé podávání stoupačky.
Užitečný princip designu je směrové tuhnutí : Součást by měla být navržena tak, aby nejprve ztuhly tenčí sekce a postupně přiváděly tlustší sekce, přičemž nástavec by měl být umístěn v nejtlustším a posledním místě tuhnutí. Díly navržené bez tohoto postupu jsou mnohem náchylnější k vnitřnímu smršťování porézností, i když jsou jinak dodržována pravidla pro tloušťku stěny.
Jádra se používají k vytvoření vnitřních dutin, děr nebo podříznutí, které vnější forma nemůže sama vytvořit. I když je to nezbytné pro funkční vlastnosti, každé jádro zvyšuje náklady, složitost montáže a potenciální zdroj rozměrových nepřesností, protože jádra se mohou během lití mírně posunout.
Vzhledem k tomu, že železo se při ochlazování smršťuje, musí být vzory vytvořeny příliš velké, aby to kompenzovaly. Staardní přídavky na smrštění jsou přibližně 1 % pro šedou litinu and 0,8 % až 1 % pro tvárnou litinu , ačkoli přesné hodnoty závisí na geometrii součásti a tloušťce průřezu. Konstruktéři by měli jasně sdělit kritické tolerance modelárně slévárny, aby přídavky na smrštění byly správně aplikovány na funkční rozměry, nejen na celkovou velikost součásti.
Nejvyrobitelnější litinové odlitky jsou výsledkem rané spolupráce mezi konstruktéry a inženýry slévárenských procesů, nikoli z konečných výkresů předávaných bez vstupu. Slévárny mohou identifikovat pravděpodobná horká místa, doporučit umístění vtoků a stoupaček a označit požadavky na toleranci, které zvýší náklady před řezáním nástrojů.
V praxi zapojení slévárny do fáze přezkoumání návrhu – spíše než po dokončení výkresů – obvykle snižuje míru přepracování nástrojů a vyřazení prvního výrobku, protože problémy s geometrií se zachytí dříve, než se nalije jakýkoli kov. Design pro vyrobitelnost není jednorázový kontrolní seznam, ale iterativní proces nejlépe řešeno jako partnerství mezi designérskými a produkčními týmy.
