Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (514588), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Однако получение крупных отливок из стали затруднено.Серый чугун, который широко применяют для изготовления корпусных деталей, является хорошим конструкционным материалом снизкой стоимостью, обладает хорошими литейными свойствами и обрабатываемостью резанием. Из серого чугуна марок СЧ15, СЧ20 получают корпусные детали металлорежущих станков, сельскохозяйственных машин, центробежных насосов, редукторов и многие другие изделия. Для изготовления деталей автомобильных и тракторных двигателей, которые должны обладать повышенной прочностью, применяютотливки из серого чугуна марок СЧ25, СЧ30.Корпуса паровых турбин, работающих при давлении до 2 МПаи температуре до 250 ºС, производят из углеродистой стали 30Л.Для паровых турбин, работающих при температуре 400…500 ºС,применяют молибденовые и хромо-молибденовые стали марок30ХНМЛ, 35ХГСЛ.
Для работы при более высоких температурахкорпуса деталей изготавливают из стали с присадкой ванадия ититана (сталь 13ХНДФТЛ).Изделия, условия работы которых связаны с вибрацией либо значительными изгибающими или скручивающими моментами и удар226ными нагрузками, получают из ковкого чугуна или стали (например,отливки корпуса редуктора, заднего моста, дифференциала, руля).Корпуса высоконапорных центробежных многоступенчатых насосовизготавливают из стали и высокопрочного чугуна.Для деталей, работающих в специфических условиях, применяют высоколегированные стали со специальными свойствами: коррозионостойкие (25Х18Л, 15Х18Н9ТЛ и др.), жаростойкие (15Х9С2Ли др.), жаропрочные (15Х22Н15Л и др.), износостойкие с высокойсопротивляемостью износу при абразивном и ударном воздействии(110Г13Л, 15Х34Л и др.).
Следует помнить, что все высоколегированные стали обладают низкими литейными свойствами. Стальныеотливки получают массой от нескольких граммов до несколькихдесятков тонн с толщиной стенки от 1 до 300 мм.Большинство цветных сплавов обладают высокой жидкотекучестью и обрабатываемостью режущим инструментом. Однакоприменение их в машиностроении ограничено более низкими, чему черных металлов, механическими свойствами и более высокойстоимостью. Из оловянистых бронз изготавливают арматуру, шестерни, подшипники, втулки и др.
Безоловянистые бронзы используют как заменители оловянистых. Их применяют для тяжелонагруженных шестерен и зубчатых колес, корпусов насосов, деталейхимической и пищевой промышленности.Латуни используют для изготовления различной аппаратурыморского судостроения, работающей при температуре до 300 оС,втулок и сепараторов подшипников, нажимных винтов, гаек прокатных станов и др.Отливки из алюминиевых сплавов широко используются вавиационной и ракетной технике, автомобильной, приборостроительной, машиностроительной, судостроительной и электротехнической промышленности. Из алюминиевых сплавов изготавливаютблоки двигателей внутреннего сгорания, корпусов насосов, судовые винты, детали авиационных двигателей и др.22.2. Технологические особенности получения отливокиз основных конструкционных материаловИзготовление отливок из чугуна.
Примерно 75 % (по массе)всех изготавливаемых в машиностроении отливок получают изчугуна. Этому способствует самая низкая среди всех литейныхсплавов стоимость чугуна, его сравнительно высокая прочность ихорошие литейные свойства.227Серый чугун является наиболее распространенным материаломдля изготовления отливок. Он имеет высокую жидкотекучесть, позволяющую получать отливки с толщиной стенки 3…4 мм, малуюусадку (0,9…1,3 %), обеспечивающую получение отливок без усадочных раковин, пористости и трещин. Преобладающее количествоотливок из серого чугуна изготавливают в песчаных формах, как правило, без применения прибылей.
Отливки типа тел вращения (трубы,гильзы, втулки и др.) изготавливают центробежным литьем.При увеличении толщины стенок от 15 до 150 мм прочность итвердость чугуна уменьшается почти в 2 раза. Понижение прочности отливок с увеличением их массы объясняется снижением скорости охлаждения при их изготовлении. В результате образуется болеегрубая структура, в которой размеры графитных пластин больше,чем в структуре тонкостенных отливок.Высокопрочный чугун по механическим и литейным свойствамприближается к сталям, но его себестоимость на 25 % ниже.
Жидкотекучесть высокопрочного чугуна такая же, как и у серого чугуна, что позволяет получать отливки сложной конфигурации с минимальной толщиной стенок 3…4 мм. Литейная усадка высокопрочного чугуна составляет 1,25…1,7 %, что затрудняет изготовление заготовок без усадочных дефектов.Отливки из высокопрочного чугуна преимущественно изготавливают в песчаных формах, литьем в кокиль и центробежнымлитьем. Так как этот сплав имеет большую усадку, необходимосоздавать условия для направленного затвердевания отливок иприменения прибылей, которые позволяют предупреждать образование усадочных раковин и пористости в массивных частях.Ковкий чугун обладает хорошими механическими свойствами,высокой износостойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам,хорошо обрабатывается резанием.
Одной из особенностей получения отливок из ковкого чугуна является то, что исходный расплав –белый чугун – имеет пониженную жидкотекучесть. Усадка белогочугуна значительно больше, чем серого, поэтому в отливках образуется больше усадочных раковин, пористости и трещин. Кроме того,процесс изготовления отливок из ковкого чугуна длителен и энергоемок, поэтому только 5 % чугунных отливок производят из этогочугуна. Во многих случаях получение изделий из высокопрочныхчугунов является более экономичным.Изготовление отливок из стали. Из стали производят около21 % всех отливок по массе. Литейные стали имеют пониженнуюжидкотекучесть, высокую усадку (до 2,5 %), склонны к образова228нию трещин. В связи с низкими литейными свойствами и необходимостью применения массивных прибылей расход металла дляполучения стальной отливки увеличивается примерно в 1,6 раза посравнению с чугунной.Стальные отливки преимущественно изготавливают в песчаных,оболочковых формах и в облицованных кокилях, а также литьем повыплавляемым моделям и центробежным литьем.
Для полученияизделий с хорошими механическими свойствами и снятия внутренних напряжений отливки подвергают термической обработке.Изготовление отливок из цветных сплавов. Отливки из цветных сплавов составляют по массе примерно 4 % всех изделий влитейном производстве. Наиболее распространенные сплавы наоснове меди – бронзы и латуни.Бронзы имеют хорошую жидкотекучесть и высокую усадку.Оловянистые бронзы склонны к образованию усадочной пористости, а безоловянистые – к образованию сосредоточенных усадочных раковин.Латуни имеют удовлетворительную жидкотекучесть, высокуюусадку, что обусловливает образование усадочных раковин и пористости.Все медные сплавы склонны к образованию трещин.
Отливкииз этих сплавов изготавливают литьем в песчаные и оболочковыеформы, а также литьем в кокиль и центробежным литьем.Алюминиевые сплавы. Большинство алюминиевых сплавовимеют низкую жидкотекучесть, повышенную усадку, склонность кобразованию трещин и газовой пористости. Однако силуминыАК12, АК7, АК9 (сплавы системы Al–Si–Mg) обладают высокойжидкотекучестью, малой усадкой (0,8…1,1 %). Они не склонны кобразованию горячих и холодных трещин, так как по химическомусоставу близки к эвтектическим сплавам.Отливки из алюминиевых сплавов преимущественно изготавливают литьем в кокиль, под давлением и в песчаные формы.
Получение плотных отливок обусловливается установкой массивныхприбылей. Для уменьшения напряжений в отливках кокили передзаливкой подогревают до температуры 250…300 оС, а при оченьсложной конструкции отливок – до 400…500 оС.Магниевые сплавы. Наиболее широкое применение нашлисплавы системы Mg–Al–Zn. Для сплавов этой системы характеренболее широкий, чем у алюминиевых сплавов, интервал кристаллизации. В результате они обладают пониженной жидкотекучестью,высокой усадочной пористостью и склонностью к образованию229горячих трещин. Наилучшее сочетание литейных и механическихсвойств имеют сплавы МЛ5 и МЛ6, содержащие 7,5…10 % Al.Кроме того, магниевые сплавы хорошо растворяют кислород,склонны к самовозгоранию при плавке и заливке литейных форм.
Воизбежание загорания плавку этих сплавов проводят под слоем флюсов из хлористых и фтористых солей щелочных и щелочноземельныхметаллов или в среде защитных газов. При заливке форм струю расплавленного металла припыливают порошком серы. Образующийсяпри ее сгорании сернистый газ предотвращает загорание расплава.Отливки из магниевых сплавов изготавливают литьем в песчаныеформы, в кокиль, литьем под давлением и другими способами. Приизготовлении отливок в кокилях основная трудность – это борьба сгорячими трещинами.
Эффективное средство борьбы с трещинами –высокая температура кокилей (250…300 оС) и металлических стержней (300…400 оС). Направленное затвердевание обеспечивается установкой прибылей и нанесением теплоизоляционных красок.22.3. Классификация отливок по группам сложностии классам точностиВ зависимости от способа изготовления, массы, конфигурацииповерхностей, максимального габаритного размера, толщины стенок, количества стержней, назначения и особых технических требований отливки делят на шесть групп сложности.Первая группа характеризуется гладкими и прямолинейными наружными поверхностями с наличием невысоких усиливающих ребер,буртов, фланцев, отверстий. Типовые детали: крышки, рукоятки, диски, фланцы, муфты, колеса вагонеток, маховики для вентилей и др.Шестая группа характеризуется отливками с особо сложнымизакрытыми коробчатыми и цилиндрическими формами.
К этойгруппе относят станины специальных металлорежущих станков,сложные корпуса центробежных насосов, рабочие колеса гидротурбин и другие уникальные отливки.В зависимости от способа изготовления отливок, их габаритных размеров и типа производства установлено 22 класса точности. Так, литьем в песчаные формы и центробежным литьем получают отливки 6–14-го классов точности, оболочковые формы и вкокиль 4–11-го классов точности, литьем по выплавляемым моделям – 3–8-го классов. При этом меньшие значения классов точности назначают на простые отливки в условиях массового автома230тизированного производства; большие – на сложные, мелкосерийно и единично изготавливаемые отливки.22.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
