| Статистика |
|---|
Онлайн всього: 1 Гостей: 1 Користувачів: 0
|
|
18. Ливарні властивості металів і сплавів
§ 25. Основні сплави, застосовувані для виготовлення виливків
При виборі сплаву для виготовлення литих деталей слід враховувати не тільки міцність, але технологічні та спеціальні їх властивості, а також вартість деталі після механічної обробки.
Для виготовлення литих деталей застосовують наступні сплави: чавуни (сірий, білий, ковкий, модифікований міцний магнієвий, антифрикційний, жаростійкий, фасадна, немагнітний та ін); вуглецеву сталь для забезпечення підвищеної міцності і пластичності; леговану сталь для отримання спеціальних властивостей; алюмінієві, магнієві і титанові сплави для деталей з малою вагою і високою питомою міцністю; мідні сплави (латунь, бронза) для виготовлення виливків з підвищеною електропровідністю, теплопровідністю і низьким коефіцієнтом тертя та ін.
§ 26. Ливарні властивості металів і сплавів та їх вплив на якість виливків
Найважливішими ливарні властивості сплавів є: висока жидкотекучесть, мала усадка, дрібнокристалічна будова, невелика схильність до утворення ливарних напружень, низька здатність до поглинання газів в рідкому стані і незначна ізоляція домішок. Поєднання цих властивостей дає можливість виготовляти складні, високоякісні виливки, вільні від вад і уникнути виникнення ливарного браку.
Жидкотекучесть. Найбільш високу рідкотекучість мають сплави алюмінію з кремнієм, сірий чавун, кремниста латунь. Середній жидкотекучестью мають вуглецеві сталі, білий чавун, сплави алюмінію з міддю і магнієм. Магнієві сплави мають знижену жидкотекучесть. З підвищенням температури перегріву сплаву жидкотекучесть сплавів збільшується.
Усадка. У ливарному виробництві розрізняють усадку сплаву об'ємну та лінійну; остання, у свою чергу, буває вільною, а в разі виступаючих частин виливка у формі - утрудненою. Об'ємна усадка майже в три рази більше лінійної. Усадка в сплавах становить (в %): сталі - 1,5 - 2,0; сірого чавуну - 1,0 - 1,3; білого - 1,3 - 1,8; олов'яної бронзи - 1,4; алюмінієвої - 2,2; латуні - 1,7 - 1,9; алюмінієвих сплавів 0,9 - 1,35 магнієвих - 1,35 - 1,9. Ускладнена усадка становить 0,5 - 0,8 від вільної залежно від складності конструкції виливки.
До основних заходів попередження усадочних раковин і пухкості відносяться достатнє харчування виливки шляхом збільшення перерізів литниковой системи або установки прибутків; застосування холодильників, поліпшення конструкції виливки.
Будова (структура) сплавів. Найкращі властивості мають сплави в тому випадку, коли їх структура виходить дрібнокристалічної і без проміжних плівок, послаблюють зв'язок між окремими кристалами (або групами кристалів).
Зменшення розмірів зерен сплаву досягається зниженням температури сплаву при заливці і в особливості збільшенням швидкості охолодження при затвердінні виливки.
Для того щоб надати сплаву дрібнозернисту структуру, вводять особливі добавки - модифікатори. Найбільше поширення мають такі добавки: для половинчастого чавуну - кремній, для сірого чавуну - магній, для силуміну - натрій і т. д.
Ізоляція. При затвердінні сплаву, залита в форму, протягом усього часу остигання безперервно відбувається процес вирівнювання хімічного складу виливки по всьому її перетину. Однак цей процес відбувається повільно, внаслідок чого в окремих частинах виливки, а також в окремих зернах сплаву спостерігається хімічна неоднорідність - ізоляція. Зазвичай ізоляція характеризується тим, що окремі складові сплаву, мають неоднаковий питома вага (щільність) і різні температури затвердіння, відокремлюються від основної маси сплаву в рідкому його стані, так і при затвердінні.
Ізоляція зменшується при зниженні температури і швидкості заливки, а також при прискоренні затвердіння виливки.
§ 27. Процес утворення виливки в ливарній формі
При заповненні порожнини форми металом нагрівається поверхня шару форми і поступово твердне метал з утворенням кристалічної решітки. Зародками кристалів можуть бути також продукти металургійних процесів, навколо яких утворюються кристали. Вони розташовуються в литві перпендикулярно до охолоджуваної поверхні. Швидкість затвердіння металу в литві нерівномірна. В потовщених місцях виливки метал твердне значно повільніше внаслідок нагрівання форми, ніж у тонких перетинах.
В потовщених місцях утворюється грубозерниста структура зі зниженими механічними властивостями. Крім того, в потовщених місцях виливки утворюються усадочні раковини, для усунення яких застосовують прибутку, холодильники, здорожують вартість виливки.
Усадкова раковина утворюється в потовщених місцях - теплових вузлах в момент кристалізації внаслідок того, що з них рідкий метал надходить в тонкі перерізу, в яких він більш швидко твердіє і має щільну дрібнозернисту структуру.
Зважаючи усадки металу в литві створюються внутрішні напруги, що викликають утворення гарячих і холодних тріщин. Гарячі тріщини утворюються із-за руйнування тонкого шару (кірки) затверділого металу в момент усадки.
Для усунення тріщин застосовують суміші, піддаються стисненню, влаштовують тонкі ребра в місцях утворення тріщин або встановлюють холодильники, збільшують товщину затверділої кірки металу.
При заповненні ливарної форми металом необхідно забезпечити хорошу її газопроникність для видалення з неї повітря і газу, що виходить від згоряння органічних речовин, випаровування вологи, а також газу виділяється з рідкого металу. При недостатній газопроникності форми або при поганій жидкотекучести газ не буде віддалятися з форми і в литві з'являться газові раковини.
§ 28. Технологічність конструкції литих деталей та особливості їх виготовлення
Якісні виливки можна отримати тільки при дотриманні ряду вимог, пов'язаних з умовами освіти виливків у формах. Конструкція литої деталі повинна забезпечити її технологічність: отримання якісного литва, зручність формування, обрубки і подальшої механічної обробки.
Основною вимогою при розробці конструкцій литих деталей є найбільша їх простота. Моделі повинні мати найменшу кількість роз'ємів, отъемных частин, стрижневих знаків і легко вилучатися з форми. Застосування отъемных частин (припливів, ребер, шайб) призводить до ускладнення формування, зміщення і спотворення форми виливків, і тому необхідно, щоб ці частини виймання моделі з форми можна було безперешкодно видалити разом з моделлю.
У виливках типу ковзанок, шестерень, шківів і маховиків щоб уникнути утворення тріщин в спицях слід прямі спиці замінювати вигнутими. Великі верхні (за положенням при заливці) горизонтальні площини повинні бути замінені похилими для зменшення можливості скупчення неметалічних включень і утворення газових раковин.
Виливки повинні бути сконструйовані таким чином, щоб при охолодженні металу опір форми і стрижнів не перешкоджало усадці.
Зовнішні та внутрішні поверхні виливків (у випадках, коли останні виходять за чистою моделі), повинні мати ухили, які бажано передбачати при конструюванні литих деталей. Якщо ж по конструктивним міркувань такі ухили неприпустимі, то вертикальних поверхонь надаються ухили згідно ГОСТУ.
При конструюванні повинна бути передбачена можливість надійної установки стрижнів без застосування жеребеек. Крім того, повинні передбачатися в конструкції литої деталі технологічні отвори для виведення газів і видалення стрижнів з виливки. Ці отвори оброблюваної деталі заглушаються пробками на різьбі.
Конструкція литої деталі повинна забезпечувати спрямоване затвердіння виливків, при якому спочатку тверднуть нижні їх частини, а потім верхні. Для живлення верхніх частин можуть бути застосовані прибутку.
При конструюванні виливків необхідно виходити з того, що товщина їх стінок не повинна бути менше певної величини, яка залежить від застосовуваного сплаву, габаритів виливки і способу лиття. Так, найменша товщина стінок виливків з чавуну складає: при дрібному лиття - 3 - 5 мм, при середньому - 6 - 10 мм і при великому - 11 - 20 мм; при виготовленні виливків з білого чавуну - 3 - 5 та 6 - 8 мл; сталевих виливків - 5 - 8, 9 - 15 та 16 - 25 мм; виливків з мідних, олов'яних і алюмінієвих сплавів - 3 - 5 та 6 - 8 мм.
У тих місцях литих деталей, де потрібні більш висока чистота поверхні і більш точні розміри, потрібно передбачати механічну обробку і припуски на механічну обробку.
Величина припуску на обробку залежить від розмірів виливки, сплаву, складності відливки та способу виготовлення і становить при чавунному лиття від 3 - 4 мм для дрібних до 14 - 18 мм для великих виливків; при сталевому лиття припуск збільшується відповідно від 4 - 5 до 18 - 29 мм; при лиття із сплавів кольорових металів припуски приблизно такі ж, як і мінімальні при чавунному лиття.
Для запобігання внутрішніх напружень, усадочних рыхлот і тріщин слід робити товщину стінок приблизно однаковою.
Найбільш відповідальні поверхні виливки, що піддаються механічній обробці, необхідно розташовувати в нижній частині форми. Для надійного живлення масивних частин виливка (особливо при лиття із сталі і сплавів кольорових металів) вони повинні бути розташовані в зручному положенні для живлення їх прибутками.
При виборі роз'єму форми необхідно враховувати наступні фактори: число роз'ємів зробити найменшим, а поверхні їх плоскими; уникати великої кількості отъемных частин; стрижні встановлювати, головним чином, у нижній полуформе і, по можливості, замінювати їх дурнями; поверхні виливки прийняті за базу при механічній обробці, розташовувати в одній полуформе; поверхня роз'єму форми повинна забезпечувати найменшу кількість заток, а також зручність складання форми і контролю установки стрижнів.
|
| Категорія: Технологія металів | Додав: 25.09.2016
|
| Переглядів: 3294
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
