13 (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.

Различают 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.

2). 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.

13. Особенности изготовления отливок в кокиле. Сущность способа, разновидности кокилей, технологические возможности и области применения.

Сущность кокильного литья заключается в изготовлении отливок заливкой расплавленного металла в многократно используемые металлические литейные формы-кокили с последующим затвердеванием залитого металла, охлаждением отливки и извлечением её из полости формы.

Отличительные особенности литья в кокиль состоят в том, что формирование отливки происходит в условиях интенсивного теплового взаимодействия с литейной формой, т.е. залитый металл и затвердевающая отливка охлаждаются в кокиле с большей скоростью, чем в песчаной форме. Кокиль практически не податлив и более интенсивно препятствует усадке отливки, что затрудняет извлечение её из кокиля, а также может приводить к короблению и трещинам в отливках; кокиль газонепроницаем, а газотворная способность его минимальна и определяется в основном составами теплозащитных покрытий, наносимых на рабочую поверхность кокиля. Физико-химическое взаимодействие отливки и кокиля минимально, что способствует повышению качества поверхностного слоя отливки.

Кокили - металлические формы - изготавливают литьём, механической обработкой и другими методами из серого чугуна (СЧ15, СЧ20 и др.), стали (20, 15Л, 20Л и др.).

Технологический процесс изготовления отливки в кокиль:

Рабочую поверхность кокиля с вертикальной плоскостью разъёма, состоящую из поддона 1, двух симметричных полуформ 2 и 3 и металлического стержня 4, предварительно нагревают 100...150 градусов, покрывают из пульверизатора 5 слоем защитного покрытия. С помощью манипулятора устанавливают песчаный стержень 6, который выполняют в отливке 7 расширяющуюся полость. Половины кокиля 2 и 3 соединяют, скрепляют и проводят заливку расплава. После затвердевания отливки 7 и охлаждения её до температуры выбивки кокиль раскрывают и протягивают вниз металлический стержень 4.

Отливка 7 манипулятором удаляется из кокиля.

Виды кокилей:

Отливки простой конфигурации изготавливают в неразъёмных вытряхных кокилях а). При изготовлении крупных, но простых по конфигурации отливок используются кокили с горизонтальными разъёмами б). Несложные отливки с небольшими выступами и впадинами на наружных поверхностях изготавливают в кокилях с вертикальным разъёмом в). Кокили с комбинированными разъёмами применяют при изготовлении сложных отливок г).

Область применения:

Кокильное литьё применяют в массовом и серийном производствах для изготовления отливок из чугуна, стали и сплавов цветных металлов с толщиной стенок 3...100мм, массой от нескольких десятков граммов до нескольких сотен килограммов.

Кокильные отливки имеют высокую геометрическую точность размеров и малую шероховатость поверхности, что снижает припуски на механическую обработку вдвое по сравнению с литьём в песчаные формы. Этот способ литья высокопроизводителен.

Недостатки кокильного литья: высокая трудоёмкость изготовления кокилей, их ограниченная стойкость, трудность изготовления сложных по конфигурации.

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.