Сравнительная оценка материалов из древесины при изготовлении модельной литейной оснастки

УДК 621.7.072

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МОДЕЛЬНОЙ ЛИТЕЙНОЙ ОСНАСТКИ

Л.Г. Саранин

Проводится сравнительная оценка различных свойств древесины при изготовлении из неё модельной литейной оснастки. Дана характеристика механических свойств древесины, а также перечислены основные породы дерева, применяемые при изготовлении модельной оснастки.

Ключевые слова: древесина, свойства, прочность, точность, модель, литейная оснастка.

Древесина является одним из основных материалов для изготовления модельных комплектов. Основные достоинства древесины перед другими материалами: невысокая плотность, хорошая обрабатываемость, низкая стоимость.

Благодаря таким свойствам из древесины изготавливают модельные комплекты I, II, и III классов точности и 1-х, 2-х и 3-х классов прочности. Отношение ориентировочной стоимости модельных комплектов из дерева, алюминия, чугуна, стали, синтетического пластика 1 : 8 : 12 : 15 : 170.

Главным фактором при выборе пород древесины для изготовления модельной оснастки являются их механические свойства. Различают следующие механические свойства древесины: сжатие, изгиб, скалывание, твердость, упругость, пластичность [1]. Определение этих свойств проводят лабораторным путём при влажности древесины 12 %.

Сжатие может быть 3 видов: вдоль волокон, поперёк волокон и в тангенциальном направлении. Насколько отмечается прочность различных пород на сжатие, можно видеть из такого примера: образец из сосны сечением 1 см разрушается вдоль волокон при усилии 250 кг, а для разрушения такого же образца из дуба потребуется усилие 400 кг.

Изгиб - одно из самых важных свойств древесины, так как она обладает высоким сопротивлением изгибу. Прочность на изгиб в среднем в 1,5 - 2 раза больше прочности на сжатие вдоль волокон.

Скалывание различают вдоль и поперёк волокон. Сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон невелико и составляет в среднем от сопротивления на сжатие

^скалывания (°Д...0,2) £сжатия ,

где £ - сопротивление древесины.

Твёрдостью древесины называется её способность сопротивляться проникновению в неё другого твердого тела. Твердость имеет большое практическое значение при обработке древесины режущими инструмента-

ми, при проникновении в неё крепёжных материалов (саморезов, гвоздей и другое). Твердость зависит от влажности. Сухая древесина в 1,3 - 1,5 раза тверже сырой.

Упругость - это способность древесины возвращаться к её первоначальной форме и размерам после прекращения внешних сил. Упругость сухой древесины в 1,5 - 2 раза больше упругости сырой. Наибольшей упругостью обладают бук, ясень, берёза.

Пластичность - это свойство древесины, обратное упругости, то есть способность сохранять изменённую форму после прекращения воздействия внешних сил.

Значения механических свойств древесины приведены в таблице [2].

Механические свойства древесины

Порода дерева Предел прочности, МПа Твердость, МПа

при сжатии вдоль волокон при статическом изгибе при скалывании торцовая радиальная танген-циаль-ная

в радиальной плоскости в тангенциальной плоскости

Берёза 527 984 84 100 432 - -

Бук 461 938 99 131 571 379 402

Ель сибирская 353 640 59 61 232 133 159

Клён 519 1053 117 132 771 595 621

Липа 390 680 1158 73 - - -

Ольха 368 692 - - 338 245 245

Сосна 427 736 66 62 252 - -

В модельном производстве широко применяются такие породы древесины, как ель, сосна, липа, ольха, берёза, бук, клён, а также производный материал из древесины - фанера.

Основные характеристики вышеперечисленных пород древесины и фанеры [2] следующие.

1. Сосна. Древесина легко обрабатывается, мало деформируется, устойчива против загнивания. Используется для изготовления крупных, средних и даже мелких моделей, а также стержневых ящиков всех классов прочности и шаблонов.

2. Ель. Древесина обрабатывается хуже сосны, кроме того, она сильно деформируется. Применяется для изготовления наиболее простых моделей единичного производства и вспомогательных заготовок крупных и средних модельных комплектов.

3. Липа. Древесина мягкая, легко обрабатывается, деформируется незначительно. Находит применение для изготовления мелких и средних моделей 2-го и 3-го классов точности, а также для моделей художественного литья.

4. Ольха. Древесина мягкая, даёт чистую поверхность при обработке как вдоль, так и поперёк волокон, мало деформируется. Применяется при изготовлении мелких и средних модельных комплектов повышенной точности.

5. Берёза. Древесина повышенной твёрдости. Легко обрабатывается на токарном станке, после обработки получается чистая поверхность. Гигроскопична и подвержена загниванию. Применяется для изготовления мелких моделей 1-го класса прочности и частей моделей, имеющих форму тел вращения (стержневые знаки, бобышки, шканты, нагеля и другое), а также для облицовки средних и крупных моделей и стержневых ящиков.

6. Бук. Древесина высокой твёрдости. Обрабатывается с трудом, но чисто, подвержена значительной деформации. Из бука делают отдельные элементы 1-го класса прочности сложных моделей (например, рабочие лопатки центробежных гидронасосов), а также несложные модели 1-го и 2-го классов прочности. Используется бук и для облицовки средних и крупных моделей и стержневых ящиков.

7. Клён. Древесина твёрдая. Обрабатывается с трудом, но чисто. Деформируется незначительно. Применяется для изготовления ответственных малогабаритных моделей 1-го класса прочности, а также для отдельных частей средних и крупных модельных комплектов и для их облицовки.

8. Фанера. При изготовлении и ремонте деревянных моделей 1-го и 2-го классов прочности применяют также фанеру толщиной 3...30 мм, получаемую путём склеивания слоёв лущёного шпона из березы.

На рисунке показана модель детали гидронасоса «Крышка нагнетания». Позициями 1 - 6 обозначены элементы, выполняемые из различных пород древесины.

Поз. 1 - перегородка направляющая. Это элемент первого класса прочности, поэтому он выполнен из бука - древесины высокой твёрдости.

Поз. 2 - стержневой знак. Имеет форму тела вращения. Это элемент 1-го класса прочности, выполнен из берёзы - древесины повышенной твёрдости.

Поз. 3 - верхняя кромка стержневого ящика. Элемент 1-го класса прочности. Её поверхность подвергается повышенным нагрузкам при формовке, поэтому выполнена из износоустойчивого материала - фанеры толщиной 15 мм.

Поз. 4 - борт стержневого ящика. Этот элемент мало подвержен высоким нагрузкам и износу. Имеет 2-й класс прочности, поэтому он выполнен из более мягкого материала - сосны.

Поз. 5 - днище стержневого ящика. Этот элемент подвергается высоким нагрузкам и износу. Имеет 1-й класс прочности, поэтому выполнен из износоустойчивого материала - фанеры толщиной 30 мм.

Поз. 6 - корпус подшипника. Элемент мало изнашиваемый и не подвержен высоким нагрузкам при формовке. Имеет 3-й класс прочности. Выполнен из липы.

Стержневой ящик модели детали гидронасоса «Крышка нагнетания»

В заключение можно отметить, что главными факторами при выборе породы древесины для изготовления модельных комплектов служат механические свойства материала и класс прочности модели. Так, модели и стержневые ящики 1-го класса прочности изготавливают из берёзы, бука, ясеня, липы, сосны, а также фанеры. Для 2-го класса прочности применяют те же породы древесины, что и для 1-го, но допускается и ель не ниже 2-го сорта. Для моделей 3-го класса прочности допускается применение любой древесины не ниже 3-го сорта.

Список литературы

1. Михайлов А.М. Литейное производство. М.: Машиностроение, 1987. 256 с.

2. Гиммельман Н.Р., Кочуров А.С. Модельное производство. Свердловск: Машгиз, 1961. 295 с.

Саранин Леонид Геннадьевич, студент, saranin53@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

COMPARA TIVE EVAL UA TION OF MA TERIALS FROM WOOD FOR MANUFACTURE OF MODEL FOUNDRY TOOLS

L.G. Saranin

The article is devoted to a comparative evaluation of various properties of wood when making model foundry tools from it. The characteristics of the mechanical properties of wood are given, as well as the main wood species, used in the manufacture of model foundry tools, are listed.

Key words: wood, properties, strength, accuracy, model, foundry equipment.

Saranin Leonid Gennadievich, student, saranin53@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.762

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ ПОРОШКОВЫХ

МАТЕРИАЛОВ

М.В. Виноградов, А.И. Вальтер

Дан анализ развития технологии литья порошковых материалов. Приводятся данные по новейшим методам получения заготовок из мелкозернистых порошков металлов и сплавов, а также способы создания высокодисперсных структур.

Ключевые слова: металлический порошок, фидсток, литье под давлением, пластификатор, уплотняемость, прессуемость.

Интенсивные исследования прикладных методов развития порошковой металлургии (ПМ) привели к появлению промышленного оборудования и специальных материалов.

Главное преимущество метода литья под давлением порошковых металлов заключается в уникальной экономии материала.

В отличие от традиционных методов металлообработки, где до 80 % материала может уйти в стружку, технология литья порошковых материалов (ТЛПМ) практически не имеет потерь - литники после дробилки могут снова перерабатываться в термопластавтомате.

Другое преимущество - в уменьшении времени подготовки производства и меньших производственных затратах.

Все достоинства метода становятся еще более явными при производстве металлических деталей сложной формы или при работе с дорогими металлами (например, титаном).