Нечётные (Электронные лекции), страница 2

Рис.8 Измерение жидкотекучести НЕ НА МЕСТЕ.

Рис.9 Зависимость жидкотекучести от состава сплава.

Вязкость сплавов – свойство динамическое и поэтому проявляется, когда расплав находится в движении. Это сила, которая возникает от взаимного трения частиц расплава, движущихся внутри потока с неодинаковой скоростью. Называется она динамической вязкостью и измеряется в пуазах. Чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть.

Поверхностное натяжение нельзя рассматривать только как свойства сплава без учета среды, с которой расплав соприкасается (атмосфера или форма). Это свойство проявляется лишь на поверхности контакта. Каждый атом на поверхности расплава с разной силой связан с соседним атомом среды. Таким образом, силы связи на поверхности сплава не уравновешены. Если силы связи атома на поверхности расплава с соседними атомами последнего преобладают над силами связи с соседними атомами среды, атом тем сильней будет удерживаться на поверхности расплава, чем больше равнодействующая этих сил, т.е. чем больше поверхностное натяжение расплава. При большом поверхностном натяжении расплав не смачивает поверхность соседней среды и не проникает в нее. Если же, наоборот, преобладают силы связи атомов, находящихся на поверхности расплава, с атомами соседней среды, атомы сплава будут проникать в соседнюю среду. В этом случае поверхностное натяжение обусловит смачиваемость среды расплавом. Смачиваемость формы проходит под действием капиллярных сил, которые как бы втягивают расплав между зернами песка на рабочей поверхности формы; в результате отливка получается с механическим пригаром. Смачиваемость и несмачиваемость имеют и положительные и отрицательные стороны. Для очень тонкостенных отливок желательно, чтобы расплав смачивал форму для лучшего заполнения формы. Толстостенным отливкам не угрожает недолив, но они могут получиться с пригаром, поэтому предпочтительна несмачиваемость формы.

13.Образование усадочных раковин и пористости.

Образование усадочной раковины в отливке. Усадочные раковины в отливках – это полости, возникающие вследствие усадки при затвердевании. Схема образования раковин показана на рис. 13, где представлены четыре стадии затвердевания в различные моменты времени. На стадии а) полость формы заполнена расплавом, имеющим температуру ликвидуса, поэтому в следующее мгновение начнется затвердевание сплава на поверхности формы. На стадии б) уже образовалась затвердевшая корка, получается своего рода закрытый сосуд, внутри которого расположен расплав. По мере охлаждения происходит усадка расплава (1-^й вид усадки) и затвердевшей корки (3-^й вид усадки), а также имеет место уменьшение объема при изменении агрегатного состояния (2-^й вид усадки). Усадка расплава и уменьшение объема при переходе из жидкого состояния в твердое превышают усадку корки. Поэтому в определенный момент времени сплав под действием сил тяжести опускается (стадия в). Над расплавом остается полость – закрытая усадочная раковина (стадия г). В образовавшейся раковине в отливках из дегазированных сплавов создается разряжение, вследствие чего верхняя тонкая корка может прогнуться внутрь раковины, как это показано на рис. 13 г и д . Чтобы не допустить в отливке образования усадочной раковины, надо к отливке присоединить резервуар- прибыль (стадия д), из которой под действием силы тяжести расплав переместится в затвердевающую отливку. Усадочная раковина в этом случае образуется только в прибыли, которую отделяют от отливки после затвердевания.

Прибыль

Рис.13 Образование усадочной раковины в отливке (а-д стадии процесса затвердевания).

Образование рассеянных усадочных раковин (усадочной пористости). При двухфазном затвердевании внутри двухфазной зоны образуются внутри- дендритные и междендритные поры. Питание нарастающего твердого слоя происходит без особого торможения до тех, пор пока зарождающиеся в объеме жидкого расплава твердые кристаллы составят сплошной скелет. Теперь уже жидкий расплав, поступающий сверху для питания ниже лежащих слоев , встречает сопротивление скелета из твердых кристаллов. Это сопротивление будет увеличиваться по мере уменьшения ячеек указанного скелета. Естественно, при прекращении питания той или иной ячейки скелета образуется межкристаллическая усадочная раковина. Эта раковина будет тем меньше, чем позже прекращается связь затвердевающего жидкого расплава ячейки с источником питания. Так образуются усадочные раковины в ячейках из дендритов, образующие микроскопическую рассеянную пористость. Рассеянные поры нарушают сплошность сечения отливки, а также могут действовать, как надрезы, ухудшая ее механические свойства.

15.Газовая пористость в отливках и борьба с ней.

Газовыми раковинами называются полости, расположенные на поверхности или внутри отливки. Форма раковины сферическая или округленная, поверхность гладкая блестящая. Раковины могут быть одиночными или расположенными гнездами различного объема (газовая пористость). В большинстве случаев раковины обнаруживаются при механической обработке.Газовые раковины появляются в том случае, когда в металле большое содержание газов вследствие плохого качества исходных материалов, неправильного режима плавки.

Отливки имеющие такую пористость, нельзя закаливать, потому что при нагревании под закалку прочность металла падает, давление газа в порах увеличивается до величины, при которой происходит осповидное вздутие поверхности отливки.

Таким образом, в отливке, полученной литьем под давлением наблюдается как газовая, так и усадочная пористость. Это главный недостаток способа литья под давлением.

Совершенствование этого исключительно прогрессивного по точности и производительности способа литья направлено на предупреждение газовой и усадочной пористости. Известны следующие направления: 1) вакуумирование полости формы, а также сплава, поскольку воздушная пористость является главным дефектом отливок, 2) Осуществление передачи статического давления через толстые питатели из камеры прессования на сплав в форме (процесс передачи статического давления в полость формы назвали подпрессовкой). Высокое давление должно компенсировать усадочную пористость, то есть отливка формируется при направленном затвердевании, и сжимать газовую пористость до микроскопических размеров. Микропоры при нагреве отливки под закалку не вздуваются. 3) Совместное использование первого и второго направлений. 4) Заполнение полости формы кислородом перед началом заливки. Кислород используется на окисление сплава с образованием очень малого количества окислов.

17.Сущность литья под давлением и его особенности.

Физическая сущность литья под давлением

Процесс литья под давлением заключается в том, что расплавленный металл заливается в камеру прессования машины, соединенную литниковыми каналами с замкнутой полостью разъемной металлической формы. Под действием поршня металл принудительно перегоняется в полость разъемной металлической формы, заполняя ее, он затвердевает и образует отливку. При раскрытии формы отливку удаляют.

Возможности способа. Литьем под давлением получают сложные тонкостенные отливки из цветных металлов массой от нескольких грамм до нескольких килограммов.

Качество деталей отливаемых под давлением, оценивается точностью размеров, классом шероховатости поверхности, механическими свойствами и пористостью.

Точность размеров зависит от точности изготовление прессформы, от конфигурации и положения различных элементов отливок в форме, от степени износа формы, от колебания усадки сплава и др.

Внутренние размеры – отверстия можно выполнять по 9 квалитету, наружные размеры – II квалитету.

Шероховатость поверхности отливок зависит от шероховатости оформляющих поверхностей прессформы и от степени ее износа и для отливок из цинковых сплавов может быть до 8 класса, из алюминиевых сплавов до 6 класса и медных сплавов до 5 класса шероховатости.

Толщина стенок. Для поверхностей, которые подвергаются механической обработке, назначают припуски до 0,3 до 0,5 мм.

19.Литейныьные алюминиевые сплавы.

Для изготовления отливок используют пять групп алюминиевых сплавов: 1) на основе системы алюминий-кремний, 2) алюминий-медь, 3) алюминий-магний, 4) системы алюминий-кремний-медь, 5) прочие сплавы.

Сплавы системы алюминий-кремний (типичный представитель – сплав АЛ2) широк применяемый в промышленности. По содержанию кремния он близок к эвтектическому и поэтому обладает лучшими, чем другие сплавы литейными свойствами.

Сплавы на основе системы алюминий-медь (например сплав АЛ7) обладают низкой коррозионной стойкостью и недостаточной пластичностью. В отличии от сплавов первой группы они хорошо обрабатываются резанием. В следствии широкого интервала кристаллизации сплавы этой группы склонны к образованию усадочных трещин и рассеянной усадочной пористости. Отличительной особенностью алюминиево-медных сплавов является их теплопрочность. Механические и эксплутационные свойства сплавов улучшают присадками марганца и титана (сплав АЛ19) и термической обработкой (содержат Al-Cu-Mn-Ti).

Алюминиевые сплавы с медью и кремнием широко используют для изготовления деталей, обладающих достаточной твердостью и прочностью, сохраняющих постоянство в процессе эксплуатации и отвечающих требованиям по чистоте обработанной поверхности (корпусы различных приборов). Среди сплавов этой группы наиболее благоприятными свойствами обладает АЛ-4.

Сплавы системы алюминий-магний (типичный представитель сплав АЛ8) отличаются низкой плотностью и высокой коррозионной стойкостью и прочностью; их используют для изготовления отливок, испытывающих большие вибрационные нагрузки или подвергающиеся воздействию морской воды. Вводят добавки Mn и Si, например сплав АЛ13 содержит Al-Mg-Mn-Si.

Вследствие повышенной склонности к окислению, образованию усадочных трещин и рыхлот, взаимодействию с влагой формы, пониженной жидкотекучести, изготовление отливок магниевых сплавов в состав формовочных смесей вводят специальные присадки (борную кислоту, серу и пр.), предохраняющиеся расплав от загорания в форме.

21.Стали чугуны.

Чугун – это многокомпонентный сплав железа с углеродом (2-4 %) и другими элементами.

Структура и свойства чугунов различны. Если весь углерод сплава кристаллизуется в виде графита, а металлическая основа в виде феррита, то это серый ферритовый чугун. Если же весь углерод кристаллизуется в составе цементита Fe₃C, то это белый чугун. В половинчатом чугуне наряду с графитом находится структурно свободный цементит.

На характер кристаллизации чугуна влияет много факторов. К ним относится содержание элементов, постоянно препятствующих в чугуне (С, Si, Mn, S, P) легирующих элементов. Большое влияние оказывает скорость охлаждения чугуна, изменение которой в стенках разной толщины вызывает образование различных микроструктур в одной и той же отливке.

Структуры, получающиеся при кристаллизации чугуна в форме, можно существенно изменить последующей термической обработкой.

По сравнению со сталью в чугунах с одинаковой металлической основой меньше: а) предел прочности при растяжении, а также пределы упругости и пропорциональности; б) пластичность (относительное удлинение и ударная вязкость); в) модуль упругости.

В то же время чугун, в отличии от стали, обладает низкой чувствительностью к надрезам. Благодаря этому возникающие в чугунной отливке надрезы (раковины, поры, неметаллические включения, риски после механической обработки и так далее) в малой степени снижают ее конструктивную прочность. Подобные же надрезы в стальной отливке резко ухудшают ее свойства, особенно пластичность и усталостную прочность.