Сравнительная оценка материалов из древесины при изготовлении модельной литейной оснастки

Размещено на http://www.allbest.ru/

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МАТЕРИАЛОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МОДЕЛЬНОЙ ЛИТЕЙНОЙ ОСНАСТКИ

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

Аннотация - Работа посвящена сравнительной оценке 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.

модельная литейная оснастка древесина

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.

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, 2 и 3 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 производят лабораторным путём при влажности древесины 12%.

Сжатие может быть 3-х видов: вдоль волокон, поперёк волокон и в тангенциальном направлении. Насколько различна прочность различных пород на сжатие, можно видеть из такого примера: образец из сосны сечением 1 см² 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:

У_{скалывания}=(0,1...0,2) У_сжатия

где У - сопротивление древесины.

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

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

Основные характеристики вышеперечисленных пород древесины и фанеры [2]:

1. Сосна. Древесина легко обрабатывается, мало деформируется, устойчива против загнивания. Используется для изготовления крупных, средних и даже мелких моделей, а так же 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 класса 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 так же 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 так же несложные модели 1-го и 2-го класса 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 так же 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 класса прочности применяют так же 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 вышеизложенного 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.

Размещено на Allbest.ru