A gyártható vasöntvényekre vonatkozó egyetlen legfontosabb szabály az egyenletes falvastagság . A legtöbb öntési hiba – porozitás, zsugorodási üregek, repedések és vetemedések – olyan hirtelen vastagságváltozásokra vezethető vissza, amelyek egyenetlen hűtést okoznak. Tervezők, akik fenntartják a falvastagság változását 20% a szomszédos szakaszok között kiküszöböli az elkerülhető öntési problémák többségét, mielőtt az alkatrész elérné az öntödét.
A falvastagságon túl számos egyéb tervezési tényező közvetlenül befolyásolja, hogy egy vasöntés megbízhatóan, olcsón és jó mechanikai tulajdonságokkal gyártható. Ez a cikk mindegyiket lefedi gyakorlatias, végrehajtható útmutatásokkal.
A vas megközelítőleg zsugorodik 1% - 2% térfogatban, ahogy megszilárdul. Ha egy alkatrésznek vastag és vékony szakaszai is vannak, a vastag részek később lehűlnek és zsugorodnak, mint a vékonyak, belső feszültséget hozva létre, és gyakran zsugorodási üregeket képeznek a vastag zónákban. Általános irányelvként tartsa a falvastagságot között 4 mm és 25 mm a legtöbb szürke és gömbgrafitos öntöttvas alkatrészhez, és kerülje a 2:1-nél nagyobb hirtelen átmeneteket a szomszédos falak között.
Ahol a vastagság változása elkerülhetetlen, éles lépések helyett inkább kúpos átmeneteket használjon. A fokozatos kúposodás nagyobb távolságra terjeszti a hűtési gradienst, csökkentve a repedésekhez vezető feszültségkoncentrációt.
Az éles belső sarkok feszültségemelőként működnek, és a megszilárdulás során fellépő forró szakadások vezető okai. Gyakorlati szabályként a belső filézési sugarak legalább legyenek a szomszédos falvastagság 25%-a , vékony szakaszokon is minimum 3 mm-rel.
A lekerekített átmenetek javítják a formák kitöltését is, mivel az olvadt vas simábban áramlik a görbék körül, mint az éles szögek, csökkentve a turbulenciával kapcsolatos hibákat.
A huzatszög a függőleges felületekre alkalmazott enyhe elvékonyodás, így a minta kivehető a homokformából anélkül, hogy a formaüreg megsérülne. Megfelelő huzat hiányában az öntödéknek bonyolultabb szerszámokat kell használniuk, vagy el kell fogadniuk a penészszakadásból eredő felületi hibákat, mindkettő növeli a költségeket.
| Felület típusa | Ajánlott merülési szög |
|---|---|
| Külső felületek | 1° és 2° között |
| Belső felületek (magok) | 2° és 3° között |
| Mély vagy keskeny üregek | 3° vagy több |
A felszállók az olvadt fém tartályaiként működnek, amelyek táplálják az öntvényt, mivel az hűtés közben zsugorodik, megakadályozva a belső üregek kialakulását. A tervezőknek korán meg kell határozniuk az alkatrész legnehezebb szakaszait, mivel ezek a területek – úgynevezett forró pontok – utoljára szilárdulnak meg, és közvetlen felszálló táplálást igényelnek.
Hasznos tervezési elv az irányított szilárdulás : az alkatrészt úgy kell megtervezni, hogy a vékonyabb szakaszok először megszilárduljanak, fokozatosan táplálva a vastagabb szakaszokat, és a felszálló a legvastagabb és az utolsó megszilárdulási ponton legyen. Az ilyen előrehaladás nélkül tervezett alkatrészek sokkal hajlamosabbak a belső zsugorodási porozitásra, még akkor is, ha egyébként betartják a falvastagságra vonatkozó szabályokat.
A magokat belső üregek, lyukak vagy alámetszések kialakítására használják, amelyeket a külső forma önmagában nem tud előállítani. Bár a funkcionális jellemzők miatt szükséges, mindegyik mag költséget, bonyolultabb összeszerelést és potenciális méretpontatlanságot okoz, mivel a magok öntés közben kissé elmozdulhatnak.
Mivel a vas összehúzódik, ahogy hűl, a mintákat túlméretezetten kell építeni, hogy ezt kompenzálja. A szabványos zsugorodási ráhagyások kb 1% a szürkevas esetében és 0,8-1% a gömbgrafitos vas esetében , bár a pontos értékek az alkatrész geometriájától és a szelvény vastagságától függenek. A tervezőknek egyértelműen közölniük kell a kritikus tűréseket az öntödei mintaüzlettel, hogy a zsugorodási ráhagyásokat a funkcionális méretekre, ne csak a teljes alkatrészméretre megfelelően alkalmazzák.
A leginkább legyártható vasöntvények a tervezőmérnökök és az öntödei folyamatmérnökök korai együttműködésének eredménye, nem pedig a bemenet nélkül leadott végleges rajzokból. Az öntödék azonosítani tudják a valószínű forró pontokat, javasolják a kapuk és felszállók elhelyezkedését, és megjelölik a tűréskövetelményeket, amelyek megnövelik a költségeket a szerszámok levágása előtt.
A gyakorlatban az öntöde bevonása a tervezési felülvizsgálati szakaszba – nem pedig a rajzok véglegesítése után – általában csökkenti a szerszámok utómunkálatait és az első cikkek selejtezési arányát, mivel a geometriai problémákat a fémöntés előtt észlelik. A gyárthatósági tervezés nem egyszeri ellenőrző lista, hanem iteratív folyamat legjobban a tervezői és gyártási csapatok közötti partnerségként kezelhető.
