Степень точности поверхности является обобщенным показателем качества поверхности.
Шероховатость поверхности отливок существенно отличается от шероховатости механически обработанной поверхности, которая имеет сравнительно упорядоченное строение в виде чередующихся выступов и впадин - следов режущего инструмента. Шероховатость литой поверхности является неупорядоченной с хаотическим расположением выступов и впадин, их различной формой и взаимным расположением. Качество поверхности для многих отливок является одним из существенных показателей. Оно имеет наибольшее значение для отливок, используемых почти без механической обработки (ЛПД, литье по выплавляемым моделям и т.д.). В этих случаях необходимым является контроль шероховатости поверхности.
Практика литья в различные формы показывает, что даже при использовании самых прецизионных методов литья не удается получить поверхности с шероховатостью Ra<0,63 мкм. Поэтому для оценки качества литых поверхностей применяют высотный параметр Rz. Данные по шероховатости литых поверхностей при разных методах литья приведены в табл. 4.3.
Качество поверхности определяется следующими факторами:
1. Зерновым составом и степенью однородности формовочных материалов, дисперсностью покрытий и красок;
2. родом и температурой заливки сплава, давлением (напора) металла, газового режима, продолжительности затвердевания отливки (толщина стенки, масса отливки), от химического сродства окислов заливаемого сплава и окислов, входящих в состав формовочной смеси, от теплофизических свойств смеси,
3. качеством поверхности модельной оснастки,
4. методом уплотнения смеси, способом литья и т.д.
Кроме того, шероховатость зависит от качества очистки поверхности отливки.
Таблица 4.3
Шероховатость Rz поверхностей отливок, полученных
Различными способами литья
| Способ литья | максимальный размер отливки, мм | Rz Поверхности отливки, мкм | ||
| Цветные сплавы с температурой плавления, 0С | Ковкий, высокопрочный и легированный чугун, сталь | |||
| Ниже 700 | Выше 700, Серый чугун | |||
| Под давлением | До 100 Св. 100 | 6.3-1.6 12.5-3.2 | 12.5-3.2 20.0-6.3 | 20.0-6.3 20.0-10.0 |
| В керамические формы, по выплавляемым моделям | До 100 Св. 100 | 12.5-3.2 25.0-6.3 | 25.0-10.0 32.0-10.0 | 32.0-10.0 40.0-12.5 |
| В кокиль и под давлением, в металлические формы без песчаных стержней и с ними, в песчаные формы, отверждаемые в контакте с оснасткой | До 100 100-630 Св. 630 | 20-10.0 32.0-16.0 40.0-20.0 | 32.0-16.0 40.0-20.0 50.0-25.0 | 40.0-20.0 50.0-25.0 63.0-32.0 |
| в песчаные формы, отверждаемые вне контакта с оснасткой, в сырые и сухие песчаные формы | До 630 630-4000 Св. 4000 | 80.0-40.0 100.0-50.0 125.0-63.0 | 100.0-50.0 125.0-63.0 200.0-125.0 | 125.0-63.0 200.0-125.0 св. 200.0 |
При контроле шероховатости поверхности влияние дефектов (пригара, оксидных плен, ужимин и т.д.) должно быть исключено, так как по ГОСТ 2789-73 [9] требования к шероховатости на дефекты не распространяются. Требования по наличию дефектов указываются в технических условиях.
Для контроля шероховатости поверхности отливок в настоящее время применяются эталоны шероховатости (ГОСТ 25142-82 [10]).
Шероховатость поверхности отливок увеличивает номинальный размер и массу отливок и их погрешности. При этом в расчетных величинах размера и массы отливки шероховатость, как правило, не учитывается. Вместе с тем, при литье в песчано-глинистые формы шероховатость может играть существенную роль в формировании размера и массы отливок.
Степень точности поверхности определяется по таблице 4. 4. (ГОСТ Р 53464-2009 таблица В.1)
Она также как и класс размерной точности отливки зависит от вида технологического процесса, от наибольшего размера отливки и от типа сплава.
Таблица 4.4.
Степень точности поверхности
| Технологический процесс литья | Наибольший габаритный размер отливки, мм | Тип сплава | |||
| цветные легкие нетермообрабатываемые сплавы | Не ТО черные и цв.туго-плавкие сплавы и ТО цв. легкие сплавы | ТО чугунные и цв.туго-плавкие сплавы | ТО стальные сплавы | ||
| степени точности отливки | |||||
| Литье в ПГС сырые формы из низковлажных (до 2.8%) высокопрочных (более 160 кПа или 1.6 кг/см3) смесей, с высоким и однородным уплотнением до твердости не ниже 90 единиц Литье в песчаные отвержденные сухие или подсушенные формы, окрашенные покрытиями на водной основе, нанесенными пульверизацией или окунанием Литье в кокиль с песчаными стержнями | до 100 ˃100 - 250 ˃250 - 630 ˃630 - 1600 ˃1600 - 4000 | 7-14 8-15 9-16 10-17 11-18 | 8-15 9-16 10-17 11-18 12-19 | 9-16 10-17 11-18 12-19 13-19 | 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 |
| литье в ПГС сырые формы из смесей с влажностью от 2.8 до 3.5% и прочностью от 120 до 160кПа (от 1.2 до 1.6 кг/см3) со среднем уровнем уплотнения до твердости не ниже 80 единиц. Литье в песчаные отвержденные сухие или подсушенные формы, окрашенные покрытиями на водной основе, нанесенными кистью или самовысыхающимися покрытиями, нанесенными пульверизацией или окунанием | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 св. 630 до 1600 св. 1600-4000 св.4000-10000 | 8-15 9-16 10-17 11-18 12-19 13-19 | 9-16 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 | 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 | 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 |
| литье в сырые формы из смесей с влажностью от 3.5 до 4.5% и прочностью от 60 до120 кПа (от 0.6 до 1.2 кг/см3) со среднем уровнем уплотнения до твердости не ниже 70 единиц. Литье в песчаные отвержденные сухие или подсушенные формы, окрашенные самовысыхающими или самотвердеющими покрытиями, нанесенными кистью | до 100 св. 100-250 св. 250-630 св. 630-1600 св. 1600-4000 св.4000-10000 | 9-16 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 | 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 | 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 | 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 17-21 |
| литье в ПГС сырые формы из высоко-влажных (более 4.5%) низко-прочных (до 60 кПа или 0.6 кг/см3) смесей с низким уровнем уплотнения до твердости ниже 70 единиц. Литье в песчаные отвержденные сухие или подсушенные неокрашенные формы. Литье в формы из ЖСС | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 св. 630 до 1600 св. 1600 до 4000 св.4000 до 10000 св. 10000 | 10-17 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 | 11-18 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 17-21 | 12-19 13-19 14-20 15-20 16-21 17-21 18-22 | 13-19 14-20 15-20 16-21 17-21 18-22 19-22 |
| Литье под давлением в металлические формы | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 | 2-6 3-7 4-8 | 3-7 4-8 5-9 | 4-8 5-9 6-10 | 5-9 6-10 7-11 |
| Литье в керамические формы литье по выжигаемым и выплавляемым моделям | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 | 3-8 4-9 5-10 | 4-9 5-10 6-11 | 5-10 6-11 7-12 | 6-11 7-12 8-13 |
| Оболочковые формы из термореактивных смесей. Литье в облицованный кокиль, литье в вакуумно-пленочные песчаные формы | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 | 6-12 7-13 8-14 | 7-13 8-14 9-15 | 8-14 9-15 10-16 | 9-15 10-16 11-17 |
| литье под низким давлением и в кокиль без песчаных стержней, центробежное литье в металлические формы | до 100 св. 100 до 250 св. 250 до 630 | 4-9 5-10 6-11 | 5-10 6-11 7-12 | 7-11 7-12 8-13 | 7-12 8-13 9-14 |
В таблице указаны диапазоны классов размерной точности отливок, обеспечиваемых различными технологическими процессами литья.
Меньшие значения относятся к простым отливкам и условиям массового автоматизированного производства, большие—к сложным отливкам в условиях единичного и мелкосерийного производства, средние—к отливкам средней сложности и условиям механизированного серийного производства
Допустимая величина шероховатости регламентируется для поверхностей, не подвергающихся механической обработке, путем обозначения допуска неровности поверхности для всей детали в правом верхнем углу чертежа и (или) для отдельных поверхностей, где требуются повышенные характеристики по чистоте поверхности. Примеры обозначения шероховатости поверхности приведена на рис.4.3.
Конструктором могут назначаться три знака шероховатости:
1. Если вид обработки поверхности не устанавливается конструктором (знак, показанный на рис. 4.3 -1)
2. В случае, если поверхность обрабатывается механическим способом (точением, фрезерованием, сверлением, шлифованием, полированием, травлением и т.п.) (знак, указанный на рис. 4.3.-2).
Рис. 4.3. Примеры обозначения шероховатости поверхности [12]
3. Обозначение шероховатости поверхности, образуемой без снятия слоя металла, например литьем, ковкой, штамповкой, прокаткой и т.п. (знак, показанный на рис. 4.3.-3)
Рис. 4.4. Примеры специфических случаев обозначения шероховатости.
В 2 случае при полной обработке поверхности на все поверхности назначаются припуски на механическую обработку. В этом случае определение степени точности поверхности отливки может не производиться.
Во 1-м и 3-м случаях вначале необходимо проверить возможность достижения требуемой шероховатости поверхности литьем при заданном технологическом процессе. По таблице 4.5, где по степени точности поверхности определяется значение шероховатости поверхности соответствующее технологическому процессу, применяемому для изготовления отливки.
Таблица 4.5
Соответствие между шероховатостью и степеням точности поверхностей отливок.
| Шероховатость поверхности | Значение шероховатости для степеней точности поверхности отливки | ||||||||||
| Rа, мкм, не более | 2.0 | 2.5 | 3.2 | 4.0 | 5.0 | 6.3 | 8.0 | 10.0 | 12.5 | 16.0 | 20.0 |
| Высота неровно-стей профиля Rz,мкм не более | 12,5 |
| Шероховатость поверхности | Значение шероховатости для степеней точности поверхности отливки | ||||||||||
| Rа, мкм, не более | 25.0 | 32.0 | 40.0 | 50.0 | 63.0 | 80.0 | 100.0 | - | - | - | - |
| Высота неровно-стей профиля Rz,мкм не более |
Rа – среднее арифметическое отклонение профиля
Если шероховатость поверхности меньше заданного конструктором значения, то это означает, что технологический процесс изготовления отливки выбран правильно. При значении шероховатости большем, чем задано на чертеже, необходимо заменить способ литья, на обеспечивающий более высокую чистоту поверхности. При невозможности данной операции обрабатывать все поверхности механическим путем.