04 (РК 3)

4. Усадка литейных сплавов. Определение усадки, механизм образования усадочных раковин и усадочных пористостей, меры их предупреждения.

У садка - Свойство литейных сплавов уменьшать объём при затвердевании и охлаждении.

Различают объёмную и линейную усадку, выражаемую в относительных единицах.

Л инейная усадка - уменьшение линейных размеров отливки при её охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды. Линейную усадку определяют соотношением, %:   

где l_ф и l_отл – размеры полости формы и отливки при температуре 20°C.

Объёмная усадка - уменьшение объёма сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Объёмную усадку определяют соотношением, %:      

где V_ф и V_отл – объем полости формы и отливки при температуре 20°C. Объемная усадка приблизительно равна утроенной линейной усадке.

Р азличают два вида усадочных полостей: усадочные раковины, представляющие собой относительно большие по размеру пространства, расположенные в тепловых центрах отливки, и усадочные поры – мелкие иногда не видимые невооруженным глазом пустоты, находящиеся на границах соприкосновения двух или нескольких кристаллов.

1. Раковины – если Ме кристаллизируется при постоянной температуре или в небольшом диапазоне температур.

В начале затвердевания образуется контурная корка I (рис. 3, а). В связи с тем, что объем возникшей твердой фазы меньше объема жидкости, затраченной на образование корки, уровень жидкости внутри слитка понижается до горизонтали 1. В следующий период времени затвердевает слой II, причем усадка, происходящая при кристаллизации, компенсируется понижением зеркала жидкости до уровня 2. В дальнейшем при затвердевании слоев III и IV уровень жидкости понижается соответственно до горизонталей 3 и 4.

1. Пористости образуется, если Ме кристаллизируется при большом диапазоне температур. Они уменьшают мех. Св-ва отливки. Усадочная пористость, развивающаяся в центральной структурной зоне отливок, является причиной их не герметичности.

Способы уменьшения усадочных раковин и пористостей:

1. Необходимо предусмотреть прибыли в отливке

• Открытые

• Закрытые

Прибыли ставят на утолщенные места отливки.

1. Если нельзя поставить прибыль, то используем ” холодильник” (способ охлаждения Ме)

Внутренний холодильник – из того Ме, кот. заливаем. Внешний – из другого Ме.

12. Изготовление отливок по выплавляемым моделям. Технология получения и изготовление форм. Технологические возможности способа, области применения.

Литьем по выплавляемым моделям называется способ получения отливок в оболочковые формы, изготовляемые методом нанесения огнеупорного покрытия на легкоплавкие модели. Последние затем выплавляются, в результате чего в оболочковой форме образуются полости, соответствующие контурам будущей отливки.

Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин, и т. п.) Из легкоплавкого материала: парафин, стеарин и др., (в простейшем случае — из воска) изготавливается точная модель изделия и литниковая система. Наиболее широкое применение нашёл модельный состав П50С50 состоящий из 50% стеарина и 50% парафина.

Однородные формы – литье в песчаные формы, оболочковые формы, по выпл. моделям.

Многоразовые – металлич. формы(кокиль), центробеж. литье, литье под давлением.

С хема литья по выпл. модели: Изготовление формы и стержней →сборка формы и заливка ее Ме → охлаждение отливки и выбивка ее из формы → выбивка стержня из отливки → удаление литниковой системы → термообработка (если нужна: снятие внутр. напряжений, правка и т.д.) → мех. обработка → деталь

а) модельный состав из парафина. Он запрес в металлич. пресс-форму.

б) сборка блока моделей. Насаживаются на литник. систему.

в) нанесение на поверхность блока модели огнеупор. суспензии.

г) обсыпка блока моделей изм. Кварцевым песком. Образуется корка 1-5 мм. Снизу подается воздух. Образовалась форма.

д) выплавление моделей из формы в горячей воде.

е) готовая форма

ж) ее помещают в опоку, засып. Сухим кварцевым песком.

З) прокаливание формы. Ставят горячую форму на заливку ->возможность увелич. Жидкотекучесть → толщина стенки 1-3мм. Затем форму разрушают, отделяют от литников, очищают промывание в NaCl (травление). Затем промыть проточной водой.

Отливки от 2 до 30 кг с толщиной стенки 1-3 мм. и с высокой точностью размеров по сравнению с др. способами литья. Размеры отливок, полученных ЛВМ максимально приближены к размерам готовой детали, вследствие чего за счёт сокращения механической обработки снижается стоимость готового изделия.

Области применения: 1) из стали и сплавов трудно поддающихся или не поддающихся механической обработке 2) ложной конфигурации, требующей длительной и сложной механической обработки 3) художественной отливки из черных и цветных сплавов.

19. Получение отливок из алюминиевых сплавов. Литейные свойства алюминиевых сплавов, способы и особенности изготовления отливок.

Al-сплавы:

Al-Si содержит 6-25% Si, 1% Cu, 1% Mg

Маркировка: АК12МГ (12% Si, 1% Cu, 1% Mg)

Свойства: ↑ жидкотекучесть (интервал кристалл. 0-30⁰С), ↓ усадка (0,8-1%), не склонны к образованию горячих и холодных трещин

Al-Cu содержит 3-12% Cu

Маркировка: АМ12

Свойства: ↓ корр. стойкость, ↑ мех. св-ва, ↓ жидкотекучесть, ↑ усадка

Al-Cu-Si содержит 1,5-8% Cu, 3-8% Si

Инт. кристалл: 0-100⁰С

Лин. усадка: 1,2-1,9%

Маркировка: АК8М8

Свойства:

- Выс. временное сопротивление (150-340 Мпа); Выс. относительное удлинение (1,5-12%)

- Выс. твердость (50-90 НВ); Выс. теплопрочность; Повышенная коррозионная стойкость

- Хор. работают при вибрац. нагрузках; Низ. жидкотекучесть; Повышенная усадка;

- Склонны к образованию трещин; В расплавленном состоянии хор. поглощают водород

Для плавки Al сплавов используют камерные стационарные или поворотные эл. печи сопротивления, индукционные печи промышл. частоты. В кач-ве шихты исп. чистый Al, силумины, отходы собств. производства, лигатуры (промышл. сплавы с max содержанием легир. элементов). Флюсы обычно не применяются, т.к. пленка оксида алюминия Al2O3 предохраняет его от окисления и газонасыщения.

Три этапа:

а) расплавление шихты (под флюсом NaF+CaCl) при t⁰=680-700⁰С

б) рафинирование (улучшение с целью удаления Н₂ и неметалл. включений путем ввода в сплав ZnCl₂ - 0,3-0,4% от массы расплава) при t⁰=740-750⁰C

в) модифицирование

(солями натрия NaF (67%) + NaCl (33%) в объеме 0,2-0,3% от m_сплава) при t⁰=730-780⁰C

Отливки из Al сплавов преимущественно изготовляют:

• литьем в кокиль (устанавливают прибыли, применяют малотеплопроводные краски для окраски прибылей, кокиль подогревают до 250⁰С; важно время выдержки!);

• под давлением (m_отл до 35 кг, T_{пресс-формы}=120-150⁰С, Т_зал=700-750⁰С);

• в песчаные формы (для плотной отливки с min содерж. газ. раковин и газ. пористостей – получение отливок в автоклавах).

Для получения плотных отливок применяются массивные прибыли.
Используют: в авиационной и ракетной технике, автомобильной, приборостроительной, машиностроительной, судостроительной и электротехнической промышленности.