Иванов (550688), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Твердость проверяют непосредственно на отливках, неделая образцов. Отливки проверяют на твердость по нормам контроля в количестве 1 — 10 а4 одной плавки или термосадки. Контроль механических свойств отливок на растяжение проводят иа специальных литых или вырезанных из литых заготовок (брусков) и механически обработанных образцах.
Определяют предел текучести о„временное сопротивление при растяжении а„одновременно относительное удлинение 6 и относительное сужение площади поперечного сечения ф. Эти величины наиболее полно характеризуют прочность и пластичность металла отливок. Для испытаний на растяжение используют разрывные машины типа пресса Гагарина, например универсальные машины ИМ-4Р, ИМ-12А, ЦНИИТмаш,~'новые машины высокой точности типа Инстрон, обеспечивающие плавность статического нагружеиия, регулирования скорости испытаний, точность показаний нагрузки не менее ,~1 %. Скорость перемещения захвата машины при испытаниях должна быть не более 4 ммlмин' до появления текучести и не более 20 ммlмин за пределом текучести.
Важное значение имеет выбор метода литья заготовок для образцов. Для тонкостенных отливок из сталей и жаропрочных сплавов наиболее подходят образцы, испытываемые на растяжение, по ГОСТ 1497 — 73 (СТ СЭВ 471 — 77) с начальной расчетной длиной 1, = = 5,65 )/Р, (короткие образцы). Длинные образцы 1, = 11,3 $~ Р, диаметром 4 = 10 мм труднее получить без литейных дефектов.
Образцы диаметром 5 — 6 мм полнее характеризуют механические свойства отливок по выплавляемым моделям с толщиной стенок в 2 — 7 мм, которые в практике наиболее распространены. В стандарте указано, что применение коротких образцов предпочтительнее. 309 Литые образцы и образцы из хрупких металлов указанным стандартом допускается изготовлять с начальной расчетной длиной 1, = = 2,82 $' Р~. Размеры н предельные отклонения по рабочей части цилиндрических образцов приведены в ГОСТе.
При диаметре рабочей части литых механически обработанных образцов 4 ( !О мм допустимые отклонения на этот размер составляют ~2 мм, Существует мнение, что отдельно отлитые и прилитые к отливкам образцы не отражают истинных механических свойств материала отливки вследствие различных условий питания прн кристаллизации, Это мнение, очевидно, справедливо при получении отливок в песчаных формах. Однако при литье в горячие формы тонкостенных отливок и образцов по выплавляемым моделям различия в механических свойствах металла отливок н отлитых отдельно этим же методом образцов незначительны, прн условии удовлетворительного питания отливок н образцов и отсутствия литейных дефектов.
В разное время исследователи (И. И. Горюнов, Н. М. Тучкевич, Ф. И. Аксенов, В. Н. Иванов, Б. С. Курчман, 10. А. Нехендзи) предлагали различные методы отливки по выплавляемым моделям образцов для механических испытаний [41). Ниже приведены только некоторые, представляющиеся оптимальными методиками литья обр азцов. Все исследователи сходятся во мнении, что свойства образцов, вырезанных из отдельно отлитых брусков стандартной формы— трефовидной и клиновидной (рнс. 9.4, а н б) наиболее высокие, так как в местах вырезки образцов обеспечиваются наиболее благоприятные условия питания. Значения свойств этих образцов существенно превышают значения свойства материала реальных отливок, для которых далеко не всегда можно обеспечить такое надежное питание и условия направленного затвердевания. Правда, в некоторых случаях значения механических свойств образцов из трефовидного бруска (см. рис.
9.4, а) получаются заниженными. Это наблюдалось, например, при литье жаропрочного сплава в вакууме, когда значения свойств образцов, вырезанных нз бруска указанной формы, были на 15 — 24 04 ниже значений свойств индивидуально отлитых образцов, залитых также в вакууме, и образцов из трефовидных брусков, отлитых при атмосферном давлении; Причина этого в том, что кристаллизация в вакууме для отливок больших сечений неблагоприятна, так как в процессе затвердевания расплава не проявляется уплотняющее отливку действие на него атмосферного давления.
Большой объем механической обработки прн изготовлении образцов, вырезаемых нз трефовидных н клиновидных брусков (рис, 9.4, а и б), а также из отлитых пальчиковых образцов по методике ГОСТ 2176 — 77 вызывает серьезные затруднения, вследствие чего этн отливки при литье по выплавляемым моделям не получили широкого распространения, Для определения действительных механических свойств тонкостенных отливок по выплавляемым моделям, на наш взгляд, целесо- 310 дед Б б) а) г) д) е) Рнс. 9.4. Конфнгурацня лнтык автогонок абраацов цля нсяытанна на растяменне: а — тречговнцная; б — клнновнцная; е — «нальчнковаям г — блоков с горнаонтальнымн кол,ер)гторамн; д — блок с кольцевымн коллекторамн; е — блок с отводным вертнкальным коллектором образно применять отдельно отлитые образцы, сечение и методика литья которых близки к реальным.
Эти образцы изготовляют с минимальной механической обработкой. Для жаропрочных сплавов, обрабатываемость которых затруднена, Б. С. Курчманом предложены и опробованы литые образцы типа гагаринских, которые могут быть использованы с сохранением литейной корки, изготовлены с минимальной механической обработкой, без нарезки резьбы и проточки рабочей части. Такие образцы ближе по свойствам к необрабатываемым отливкам по выплавляемым моделям.
При испытании этих образцов применяют литые захваты из жаропрочных сплавов (рис. 9.5). 3)! рнс. 8.8. Приспособление Лля испытания образцов в лятом состоянии без механияескоя обработки: à — образец: Р— захват; Л вЂ” тяга Из большого количества конструкций блоков литых образцов, опробованных в разное время, можно рекомендовать предложенные Ю. А. Нехендзи (рис.
9.4, е) и Б. С. Курчманом (рис, 9.4, г, д). В этих конструкциях обеспечивается надежное питание горячим металлом обеих головок образцов; последовательная заливка образцов по длине рабочей части без встречных потоков, которые могут привести к спаям в рабочей части; предотвращение возможности затекания металла в некоторые образцы при заливке до их сифонного заполнения', расположение образцов в блоке, при котором обеспечиваются преимущественно равные условия их заливки. Для проверки свойств металла (отвлеченно от отливок) целесообразно использовать образцы, вырезаемые из отдельно отлитых стандартных брусков клиновидной и трефовидной форм. Литье по выплавляемым моделям получило широкое распространение для изготовления деталей ответственного назначения, работающих в условиях воздействия высоких температур, например литых рабочих турбинных колес турбокомпрессоров автомобильных дизельных двигателей, длительно работающих при температурах до 750 'С.
В зависимости от условий работы литых деталей контрольные образцы от их партии (от плавки или термосадки) проверяют на растяжение при повышенных температурах (кратковременные испытания) и жаропрочность (или длительную прочность). При кратковременных испытаниях определяют п„б, зр как и при обычных испытаниях на растяжение, Образец и захваты машины помещают в трубчатую печь с регулируемой и контролируемой температурой. Образцы нагружают после их нагрева в течение 30 мин при заданной температуре испытаний, Длительной прочностью называют свойство сплава противостоять разрушению поддлительным действием постоянно приложенной нагрузки при заданной повышенной температуре.
Принятое при испытании длительной прочности обозначение о188„— — 140 МПа 800 'с показывает, что образец в течение 100 ч при температуре 800 'С выдерживает указанное напряжение. В исследовательских работах, например, при создании новых жаропрочных сплавов, проводят также испытания длительной прочности с учетом деформации образца (так называемой ползучести сплава). Испытание длительной прочности и ползучести проводят, иа.
пример, на рычажных разрывных машинах МП-4, ЯБ-1, АИМА-5, на которых устанавливают печь и создают постоянно действующую нагрузку на образец. В условиях испытаний образец должен простоять под действием постоянно приложенной нагрузки и постоянной температуры определенное время (например 100 или 1000 ч). Параметры испытаний указывают в технических условиях на сплав.
Контроль структуры отливом. Квалифицированный анализ структуры металла отливок может дать много сведений об их свойствах. По характеру излома, например, можно оценить чистоту металла . отливки от неметаллических включений, величину зерна, пластичность сплава. По макроструктуре можно определить величину зерна и характер кристаллизации отливки, в некоторых случаях — фактическую температуру заливки, Макроструктуру отливки исследуют без увеличения на конкретной детали. Более тонкое исследование структуры проводят на шлифах, вырезанных из контролируемой части отливки. При рассмотрении микроструктур при значительном увеличении (в 100 — 500 раз и более) можно определить структурные составляющие, характер структурного упрочнения сплава: выявить упрочияющие фазы — карбиды, нитриды, интерметаллиды.
Металлографический анализ микроструктур позволяет судить о химическом составе и механических свойствах материала отливок, выявлять неметаллические включения, вредные примеси в металле. Наиболее простым методом анализа структуры является рассмотрение изломов металла с помощью луп. Для исследования макроструктуры отливку следует подготовить: очистить, разрезать по контролируемому сечению, иногда механически обработать до требуемой чистоты и протравить для отчетливого выявления макрозерен.
Макроструктуры отливок лопаток автомобильного двигателя из железоиикелевого сплава представлены иа рис. 9.6. При литье по выплавляемым моделям величина зерна зависит от температуры металла и формы. Например, металл или форма при заливке лопатки, показанной на рис. 9.6, слева имела меньшую температуру, чем для лопатки, показанной справа. Исследования микроструктуры проводят на полированных травленых шлифах, вырезанных из отливки. Структуры сплава исследуют с помощью оптических микроскопов МИМ-7, МИМ-8 и других при увеличении до 2000.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
