Rozsądna konstrukcja części może zapobiec wielu wadom odlewu. Aby zapewnić wysoką-jakość odlewów, należy wziąć pod uwagę następujące aspekty dotyczące wymagań dotyczących struktury części:
**1. Minimalna grubość ścianki odlewów**
W określonych warunkach odlewania minimalna grubość, przy której stop odlewniczy może całkowicie wypełnić formę, nazywana jest minimalną grubością ścianki odlewu. Aby zapewnić zdolność stopu do wypełnienia formy i uniknąć wad, takich jak nieprawidłowe przebiegi lub zapadnięcia na zimno, grubość ścianki odlewu nie może być mniejsza niż grubość minimalna. Minimalna grubość ścianki zależy od takich czynników, jak metoda odlewania, stop odlewniczy, struktura części, temperatura zalewania i właściwości formy.
**2. Krytyczna grubość ścianki odlewów**
Zwiększanie grubości ścianek odlewu korzystnie wpływa na zdolność stopu do wypełniania formy, ale może również prowadzić do wad, takich jak wgłębienia skurczowe, porowatość, grube mikrostruktury i segregacja, które zmniejszają właściwości mechaniczne odlewu. Dla różnych stopów odlewniczych istnieje krytyczna grubość ścianki. Powyżej tej krytycznej grubości ścianki właściwości mechaniczne odlewu nie rosną proporcjonalnie do grubości, lecz znacznie się zmniejszają. W przypadku odlewów z żeliwa ciągliwego grubość ścianki nie może być zbyt duża, aby zapewnić produkcję preform z żeliwa białego. W przypadku odlewów z żeliwa sferoidalnego zbyt grube przekroje mogą prowadzić do pływania grafitu i degeneracji sferoidalnej, co skutkuje słabą sferoidalnością i znacznym pogorszeniem właściwości mechanicznych. Dlatego grubość ścianek odlewów z żeliwa sferoidalnego również powinna być utrzymywana w rozsądnych granicach.
Projekt konstrukcyjny odlewów powinien naukowo określić grubość ścianki w oparciu o takie czynniki, jak stop odlewniczy i metoda, unikając nadmiernie grubych przekrojów. Wybierając odpowiednie-kształty przekroju poprzecznego i stosując żebra wzmacniające w celu zmniejszenia grubości ścianki, grubość ścianki można utrzymać pomiędzy wartościami minimalnymi i krytycznymi, oszczędzając w ten sposób materiał i zmniejszając ciężar odlewu. Krytyczna grubość ścianki jest ściśle związana ze stopem i metodą odlewania. W przypadku odlewania w formach piaskowych krytyczną grubość ścianki różnych stopów odlewniczych można ogólnie uznać za trzykrotność minimalnej grubości ścianki.
**3. Grubość wewnętrznych ścian odlewów**
Warunki odprowadzania ciepła dla wewnętrznych ścian odlewów są gorsze, co powoduje wolniejsze tempo chłodzenia i krzepnięcia. Na stykach ścian wewnętrznych i zewnętrznych łatwo mogą powstawać naprężenia termiczne, prowadzące do pęknięć odlewu. W przypadku stopów o znacznym skurczu podczas krzepnięcia, ścianki wewnętrzne są również podatne na powstawanie wnęk skurczowych i porowatości. Dlatego wewnętrzne ścianki odlewów powinny być cieńsze niż zewnętrzne, aby zapewnić równomierne chłodzenie i zminimalizować naprężenia termiczne, a tym samym uniknąć uszkodzeń takich jak pęknięcia.
**4. Przejścia i połączenia ścian betonowych**
Grubość ścianki odlewu powinna być możliwie jednolita, aby uniknąć grubych przekrojów i zapobiec tworzeniu się gorących punktów. Struktura odlewu nie powinna stwarzać znacznej odporności na skurcz. Należy zwrócić uwagę na przejścia grubości ścianek i zaokrąglenia, stosując stopniowe przejścia i większe promienie zaokrągleń do łączenia sekcji i zapobiegania pęknięciom spowodowanym koncentracją naprężeń.
Rodzaje połączeń ścian w odlewach można ogólnie podzielić na pięć form: w kształcie K-, w kształcie X-, w kształcie H-, w kształcie Y- i w kształcie krzyża-. Na stykach ścian zwiększona grubość tworzy gorące punkty, co prowadzi do wolniejszego krzepnięcia i powstawania wad, takich jak koncentracja naprężeń, pęknięcia, odkształcenia, wgłębienia skurczowe i porowatość. Dlatego należy preferować połączenia w kształcie litery L-, aby zminimalizować i rozproszyć gorące punkty oraz uniknąć połączeń krzyżowych.
W przypadku odlewów wykonanych ze stopów o znacznym skurczu objętościowym, takich jak odlewy stali, które są podatne na wady skurczowe, należy dokładnie sprawdzić strukturę części, aby upewnić się, że istnieje możliwość kierunkowego zestalenia.
**5. Zapobieganie wypaczeniu i deformacji odlewów**
Cienkie{0}}odlewy o wydłużonych ściankach, duże odlewy płaskie i wydłużone-części w kształcie skrzynki o nierównej grubości ścianek, takie jak łoża obrabiarek, są podatne na wypaczenia i deformacje. W przypadku dwóch pierwszych typów odkształcenie następuje na skutek niewystarczającej sztywności konstrukcji i naprężeń wewnętrznych spowodowanych różnicami w szybkościach chłodzenia na różnych powierzchniach, co prowadzi do znacznych wypaczeń. W przypadku tych ostatnich odkształcenie wynika z dużych różnic w grubości ścianek, które powodują znaczne naprężenia wewnętrzne podczas chłodzenia. Wypaczaniu i deformacjom odlewów można zaradzić poprzez poprawę struktury odlewu lub zastosowanie wzorców odwrotnych deformacji.
**6. Unikanie dużych powierzchni poziomych**
Jeśli podczas zalewania we wnęce formy pojawi się duża pozioma powierzchnia, prędkość wznoszenia się stopionego metalu po dotarciu do tego obszaru znacznie maleje z powodu nagłego rozszerzenia- przekroju poprzecznego. Długotrwałe narażenie górnej powierzchni formy na działanie ciepła może łatwo prowadzić do defektów, takich jak wtrącenia piasku,-przypalenia, dziury po piaskowaniu i nieprawidłowe przebiegi. Aby temu zaradzić, ściany poziome można przeprojektować na ściany nachylone. Jeżeli zmiany konstrukcyjne nie są możliwe, należy zastosować techniki zalewania pod kątem.
