Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В первом случае получаютшероховатую поверхность. При обработке такой заготовки в процессе резания возникает неравномерная нагрузка на инструмент,что, в свою очередь, снижает точность обработки. Заготовки, получаемые литьем под давлением, имеют низкую шероховатость(Ra 10…2,5 мкм). Однако в связи с высокой скоростью охлаждения и отсутствием податливости формы в поверхностном слое отливки возникают остаточные напряжения растяжения, которыемогут привести к короблению заготовки или образованию трещин.Технологические свойства материала отливки. Каждый способ изготовления заготовок требует от расплава определенногокомплекса литейных свойств.
Поэтому часто технологическиесвойства материала накладывают ограничения на выбор способаполучения отливки. Так, серый чугун имеет высокие литейныесвойства, поэтому отливки из этого сплава могут быть полученывсеми известными способами литья.
При изготовлении заготовок220из высоколегированных сталей, характеризующихся низкой жидкотекучестью, как правило, применяют способ литья по выплавляемым моделям.Литейные свойства расплава оказывают влияние на себестоимость изготовления отливок.
Например, переход при изготовленииотливок от чугуна к стали повышает себестоимость заготовок (безучета стоимости материала) на 20…30 %.Тип производства влияет на выбор способа получения отливок.Например, в условиях крупносерийного и массового производстврентабельны способы литья с использованием металлических иоболочковых форм. В единичном производстве отливок можетокупиться только простая и недорогая оснастка, например при литье в песчаные формы применяют деревянные модели. При этомотливки имеют припуски, напуски и литейные уклоны больше,чем при изготовлении заготовок специальными способами литья.С увеличением программы выпуска изделий становится экономически целесообразно использовать металлические модельные плиты при изготовлении отливок в песчаных формах на автоматических линиях либо применять более дорогие специальные способылитья.
В этом случае возможно получение заготовок с высокимкачеством поверхностного слоя и меньшими допусками и припусками на механическую обработку.Производственные возможности предприятия. Процесс проектирования изделий, изготовление которых предполагается в условиях действующего предприятия, следует связать с его технологическими возможностями.
Для этого необходимо располагатьсведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных службах и т. п.21.3. Литейные свойства сплавов и их влияниена конструктивные размеры и форму отливокК литейным свойствам относятся технологические свойстваметаллов и сплавов, которые проявляются при заполнении формы,кристаллизации и охлаждении отливок в форме. Наиболее важныелитейные свойства – жидкотекучесть, усадка (объемная и линейная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению газов, пористости и др.Жидкотекучесть – это способность металлов и сплавов течьпо каналам литейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры отливки при затвердевании.
Жидкотекучесть221литейных сплавов зависит от температурного интервала кристаллизации и поверхностного натяжения расплава, температуры заливки и формы, теплофизических свойств формы и др.Чистые металлы и эвтектические сплавы обладают лучшей жидкотекучестью, чем сплавы, образующие твердые растворы и затвердевающие в широком интервале температур. Чем выше вязкость, темниже жидкотекучесть расплава.
С увеличением поверхностного натяжения жидкотекучесть понижается тем больше, чем тоньше канал влитейной форме. При повышении температуры заливки расплавленного металла и температуры формы жидкотекучесть улучшается.Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплоту медленнее, поэтомурасплав заполняет ее лучше, чем металлическую форму.Жидкотекучесть расплава зависит от химического состава: фосфор, кремний и углерод повышают ее, а сера ухудшает. Серый чугун содержит больше углерода и кремния, чем сталь, и поэтому обладает лучшей жидкотекучестью. Минимально возможная толщинастенок определяется значением жидкотекучести расплава и составляет (при литье в песчаные формы) для отливок из серого чугуна –3…4 мм, а из стали – 5…7 мм.
Наибольшей жидкотекучестью обладает серый чугун, наименьшей – магниевые сплавы.Усадка – свойство литейных сплавов уменьшать объем при затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в форму вплотьдо полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку.На линейную усадку влияют химический состав расплава, температура его заливки, скорость осаждения сплава в форме, масса, конструкция отливки и литейной формы. Так, усадка серого чугунауменьшается с увеличением содержания углерода и кремния. Усадкуалюминиевых сплавов уменьшает повышенное содержание кремния.Увеличение температуры заливки и скорости отвода теплоты от залитого в форму расплава приводит к возрастанию усадки отливки.Усадка в отливках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещин и коробления.Усадочные раковины – сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними(рис.
21.1, а). Они образуются при изготовлении отливок изчистых металлов, сплавов эвтектического состава и с узким интервалом кристаллизации.222абРис. 21.1. Схема образования усадочной раковины (а)и усадочной пористости (б):1 – корка твердого металла; 2 – новый твердый слой металла; 3 – усадочнаяраковина; 4 – жидкая фаза; 5 – разобщенные ячейки; 6 – усадочная пористостьУсадочная пористость – скопление пустот, образовавшихся вотливке в тех местах, которые кристаллизуются последними бездоступа к ним расплавленного металла (рис. 21.1, б).
Вблизитемпературы солидуса кристаллы срастаются друг с другом, чтоприводит к разобщению ячеек, заключающих в себе остаткижидкой фазы. В результате усадки в каждой ячейке образуетсянебольшая усадочная раковина. Множество таких межзеренныхраковин образуют пористость, которая располагается по границам кристаллитов.Для устранения усадочных раковин в отливках устанавливаютприбыли – резервуары, которые обеспечивают доступ расплавленного металла к участкам отливки, затвердевающим последними.Однако, прибыль не всегда может обеспечить доступ расплавленного металла к утолщенному участку отливки (рис. 21.2, а). В этомместе образуются усадочная раковина 2 и пористость. Установка наутолщенный участок прибыли 3 (рис.
21.2, б) устраняет образованиеусадочной раковины и пористости. Предупредить образование усадочных раковин и пористости позволяет установка в литейнуюформу наружных (рис. 21.2, в) или внутренних (рис. 21.2, г) холодильников. Они способствуют выравниванию скоростей затвердевания массивной и тонкой частей изделия.В отливках в результате неравномерного затвердевания расплава и торможения усадки формой при охлаждении возникают223напряжения, которые тем выше, чем меньше податливость формыи стрежней.
Для предупреждения возникновения горячих трещинпри проектировании отливок необходимо избегать резких переходов от толстой части к тонкой, острых углов, выступающих частейи т. п. Кроме того, для предупреждения этих дефектов необходимопри изготовлении отливок создать в них условия, способствующиеформированию мелкозернистой структуры, равномерному охлаждению и увеличению податливости литейных форм. В целях предотвращения образования холодных трещин и коробления отливокцелесообразно применять холодильники (внутренние и внешние),которые позволяют выравнивать скорость охлаждения толстых итонких частей заготовок.Рис.
21.2. Способы предупреждения усадочных раковин,пористости и трещин в отливках:а – с одной прибылью; б – с думя прибылями; в – с наружными холодильниками;г – с внутренним холодильником; 1 – прибыль; 2 – усадочная раковина;3 – прибыль, устраняющая усадочную раковину; 4 – наружные холодильники;5 – внутренний холодильникДля уменьшения зональной ликвации, возникающей при кристаллизации расплава, необходимо увеличивать скорость охлаждения отливки.
Снижение объема газовых раковин и газовой пористости в литых изделиях достигается при увеличении газопроницаемости форм и стержней, уменьшении влажности формовочной смеси, подсушивании формы и т. п.224Особенностью заготовок, изготовленных литьем с кристаллизацией под давлением, является отсутствие прибылей или литниковых систем. Штамповка жидкого металла, по существу, являетсяпромежуточным технологическим процессом между литьем и горячей объемной штамповкой. Сущность способа заключается втом, что металлическая литейная форма устанавливается на прессе, осуществляется заливка расплава и прикладывается давлениепуансоном, которое не снимается до окончания процесса кристаллизации. Высокое давление способствует полному растворениюгазов, содержащихся в расплаве, и проталкиванию жидкого металла в самые узкие зазоры пресс-формы.Увеличение давления и времени прессования способствуютуменьшению усадки.
При этом возникает трехосное напряженноесостояние сжатия и, если сжимающие напряжения больше усадочных, то трещины в отливках не возникают. Кроме того, штамповкажидкого металла полностью устраняет характерную для литья в металлические формы пористость заготовок, измельчает кристаллитыи повышает однородность микроструктуры по сечению отливок.Вопросы для самоконтроля1.
Какие факторы влияют на качество получаемой отливки?2. Сформулируйте технологические возможности способов получения отливок в одноразовые и многократно используемые металлические формы.3. Какие факторы влияют на выбор рационального способа литья для изготовления заготовки проектируемой детали?4. Какие литейные свойства влияют на качество получаемыхотливок? Приведите примеры расплавов с высокими и низкимилитейными свойствами.5. Какие химические элементы влияют на литейные свойстважелезоуглеродистых расплавов? Сравните литейные свойства серого чугуна СЧ15 и стали 15Л.6.
Какие факторы влияют на жидкотекучесть расплава? Объясните влияние жидкотекучести на конструкцию отливки.7. Назовите основные факторы, влияющие на усадку в процессе получения отливок. Какие дефекты возникают в заготовках врезультате усадки?8. В результате каких причин возникает коробление отливокпри их изготовлении?225Лекция № 22. КОНСТРУИРОВАНИЕТЕХНОЛОГИЧНЫХ ОТЛИВОКВ этой лекции вы ознакомитесь с основными особенностямиполучения отливок из конструкционных материалов и областямиих применения. В ней рассмотрены вопросы конструирования иизготовления технологичных заготовок методом литья.22.1.
Область рационального применения литейных сплавовВыбор материала отливки в первую очередь зависит от условийэксплуатации детали: испытываемых нагрузок, температуры, агрессивности окружающей среды и других факторов. Фасонные изделия,не подвергающиеся ударным нагрузкам, действию растяжения и изгиба, обычно изготавливают из чугуна. Для деталей машин, работающихв тяжелых условиях и испытывающих большие нагрузки, применяютсталь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
