Jediným najdôležitejším pravidlom pre odliatky zo železa je rovnomerná hrúbka steny . Väčšina defektov odliatkov – pórovitosť, zmršťovacie dutiny, praskanie a deformácia – má za následok prudké zmeny hrúbky, ktoré spôsobujú nerovnomerné chladenie. Dizajnéri, ktorí zachovávajú rozdiely v hrúbke steny 20 % medzi susednými sekciami eliminovať väčšinu problémov s odlievaním, ktorým sa dá vyhnúť, skôr, ako sa diel dostane do zlievárne.
Okrem hrúbky steny, niekoľko ďalších faktorov návrhu priamo ovplyvňuje, či an odlievanie železa je možné vyrobiť spoľahlivo, lacno a s dobrými mechanickými vlastnosťami. Tento článok popisuje každú z nich pomocou praktických a použiteľných pokynov.
Železo sa približne zmenšuje 1 % až 2 % v objeme, keď tuhne. Keď má časť hrubé aj tenké časti, hrubé oblasti sa ochladzujú a zmršťujú neskôr ako tenké, vytvárajúc vnútorné napätie a často vytvárajú zmršťovacie dutiny v hrubých zónach. Ako všeobecné pravidlo dodržujte hrúbku steny medzi nimi 4 mm a 25 mm pre väčšinu častí zo sivej a tvárnej liatiny a vyhnite sa náhlym prechodom väčším ako 2:1 medzi susednými stenami.
Ak sa nedá vyhnúť zmenám hrúbky, použite radšej skosené prechody ako ostré kroky. Postupné zužovanie rozširuje chladiaci gradient na väčšiu vzdialenosť, čím sa znižuje koncentrácia napätia, ktorá vedie k praskaniu.
Ostré vnútorné rohy pôsobia ako stúpadlá napätia a sú hlavnou príčinou trhania za tepla počas tuhnutia. Ako praktické pravidlo platí, že vnútorné polomery zaoblenia by mali byť minimálne 25 % hrúbky priľahlej steny s minimálne 3 mm aj na tenkých rezoch.
Zaoblené prechody tiež zlepšujú plnenie formy, pretože roztavené železo tečie hladšie okolo kriviek ako ostré uhly, čím sa redukujú chyby súvisiace s turbulenciou.
Uhol ponoru je mierne skosenie aplikované na zvislé povrchy, takže vzor možno vybrať z pieskovej formy bez poškodenia dutiny formy. Bez primeraného ťahu musia zlievárne používať zložitejšie nástroje alebo akceptovať povrchové chyby spôsobené trhaním formy, čo zvyšuje náklady.
| Typ povrchu | Odporúčaný uhol ponoru |
|---|---|
| Vonkajšie povrchy | 1° až 2° |
| Vnútorné povrchy (jadrá) | 2° až 3° |
| Hlboké alebo úzke dutiny | 3° alebo viac |
Stúpačky fungujú ako zásobníky roztaveného kovu, ktoré zásobujú odliatok pri jeho zmršťovaní počas chladenia, čím zabraňujú vzniku vnútorných dutín. Dizajnéri by mali včas identifikovať najťažšie časti dielu, pretože tieto oblasti – nazývané horúce miesta – tuhnú ako posledné a potrebujú priame napájanie stúpačiek.
Užitočný princíp dizajnu je smerové tuhnutie : časť by mala byť navrhnutá tak, aby najskôr stuhli tenšie časti, pričom sa postupne napájali hrubšie časti, pričom stúpačka je umiestnená v najhrubšom a poslednom bode tuhnutia. Diely navrhnuté bez tohto postupu sú oveľa náchylnejšie na vnútorné zmršťovanie pórovitosti, aj keď sa inak dodržiavajú pravidlá pre hrúbku steny.
Jadrá sa používajú na vytváranie vnútorných dutín, otvorov alebo podrezaní, ktoré vonkajšia forma nedokáže sama vytvoriť. Aj keď je to potrebné pre funkčné vlastnosti, každé jadro zvyšuje náklady, zložitosť montáže a potenciálny zdroj rozmerovej nepresnosti, pretože jadrá sa môžu počas liatia mierne posunúť.
Pretože železo sa pri ochladzovaní sťahuje, vzory musia byť vytvorené nadmerne, aby sa to kompenzovalo. Štaardné prípustné hodnoty zmrštenia sú približne 1 % pre šedú liatinu and 0,8 % až 1 % pre tvárnu liatinu , hoci presné hodnoty závisia od geometrie dielu a hrúbky prierezu. Konštruktéri by mali jasne oznámiť kritické tolerancie modelárni zlievarne, aby sa tolerancie zmrštenia aplikovali správne na funkčné rozmery, nielen na celkovú veľkosť dielu.
Najvyrobiteľnejšie liatinové odliatky sú výsledkom skorej spolupráce medzi konštruktérmi a inžiniermi zlievarenského procesu, nie z hotových výkresov odovzdaných bez vstupu. Zlievárne môžu identifikovať pravdepodobné horúce miesta, odporučiť umiestnenie vtokov a stúpačiek a označiť požiadavky na toleranciu, ktoré zvýšia náklady pred rezaním nástrojov.
V praxi zapojenie zlievárne do fázy preskúmania návrhu – a nie po dokončení výkresov – bežne znižuje mieru prepracovania nástrojov a odmietnutia prvého výrobku, pretože problémy s geometriou sa zachytia skôr, ako sa naleje akýkoľvek kov. Dizajn pre vyrobiteľnosť nie je jednorazový kontrolný zoznam, ale iteratívny proces najlepšie spracovať ako partnerstvo medzi dizajnérskymi a produkčnými tímami.
