Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Uchebnoe_posobie_TPM.doc
Скачиваний:
478
Добавлен:
14.02.2015
Размер:
18.97 Mб
Скачать

2.13. Литейные сплавы

2.13.1. Понятие о литейных сплавах

В машиностроении для изготовления деталей машин чаще всего используют не чистые металлы, а их сплавы, которые получают сплавлением двух или нескольких металлов и неметаллов. Сплавы часто превосходят чистые металлы по ряду свойств: прочности, твердости, жидкотекучести, обрабатываемости режущими инструментами и т. д. Они имеют более низкую температуру плавления, объёмную и линейную усадку.

Все литейные сплавы делят на черные и цветные. К черным относят сплавы на основе железа (стали, чугуны), а к цветным относят сплавы на основе меди (бронзы, латуни), алюминия (силумин, дюралюминий, магналий), магния, титана, вольфрама, молибдена, ниобия и др. Литейные сплавы, в отличие от других сплавов, например, для получения поковок, должны иметь повышенную жидкотекучесть и, по

возможности, малую линейную и объемную усадки. Наиболее высокой жидкотекучестью обладают силумины, бронзы, кремнистая латунь, серый чугун, цинковые и оловянные сплавы; средней - углеродистые и низколегированные стали, белый чугун, латуни (кроме кремнистой), дюралюмины; более низкой - магниевые сплавы, высоколегированные стали.

Наибольшей литейной усадкой обладают легированные стали (более 2,5%), алюминиевые бронзы (1,7 … 2,5%), углеродистые стали (~2%); средней – литейные латуни (1,5 … 1,8%), оловянные бронзы (1,4 … 1,6%), белые чугуны (~1,5%); наименьшей – серые чугуны (около 1%).

Кроме этого сплавы в зависимости от химического состава различаются температурой плавления, химической активностью, вязкостью в расплавленном состоянии, прочностью, пластичностью и другими свойствами. Выбирая сплав для отливки, необходимо учитывать его свойства и стоимость. Если принять стоимость отливки из серого чугуна за 100%, то стоимость отливки из ковкого чугуна составит ~130%, из стали - ~150%, из цветных сплавов 300 … 600%. Поэтому в машиностроении изготовляют около 73,5% отливок из чугуна, около 22,4% из стали и остальное из цветных сплавов.

2.13.2. Литейные свойства сплавов

Не все сплавы в одинаковой степени пригодны для изготовления фасонных отливок. Так, например, из серого чугуна и силумина можно легко изготовить отливку сложной конфигурации, а из титановых сплавов, легированных сталей это сделать труднее, так как у последних хуже литейные свойства. К ним относят жидкотекучесть, усадку сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение и ликвацию.

Жидкотекучесть- способность расплава течь по каналам литейной формы, заполнять её полости и четко воспроизводить контуры отливок. При хорошей жидкотекучести расплав заполняет всю полость формы, какой бы сложной она ни была, а при недостаточной - заполняет частично, образуя недоливы в узких сечениях отливки. Жидкотекучесть зависит от химического состава, температуры расплава, теплопроводности материала форм и др. Так, в черных сплавах углерод, фосфор и кремний улучшают её, а сера и хром ухудшают. Из-за повышенного содержания углерода и кремния жидкотекучесть чугуна выше, чем стали. Повышение температуры расплава увеличивает жидкотекучесть всех сплавов. Чем выше теплопроводность материала формы, тем быстрее отводится теплота от расплава, тем ниже его жидкотекучесть. Неметаллические включения в расплаве также снижают его жидкотекучесть. Жидкотекучесть сплава определяет минимальную толщину стенок отливки. Так, при изготовлении отливок из серого чугуна в песчаных формах она составляет для мелких отливок 3 … 4 мм, для средних – 8 … 10 мм, для крупных – 12 … 15 мм, а из стали – 5 … 7 мм, 10 … 12 мм, 15 … 20 мм, соответственно. По ГОСТ 16438-70 жидкотекучесть сплава определяют технологической пробой в виде спирали, по залитой длине которой судят о его жидкотекучести.

Усадка - свойство металлов и сплавов уменьшать объём и линейные размеры отливки при охлаждении расплава, его затвердевании и охлаждении до температуры окружающей среды. Усадка зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки и других факторов. Различают объёмную и линейную усадку, выражаемые в процентах. Объёмная усадка является причиной усадочных раковин и пористости в массивных частях отливки, так как они затвердевают последними и для них не хватает расплава. Образование усадочных раковин предупреждают применением прибылей или холодильников (рис. 2.54).

Л

Рис. 2.54. Применение прибыли и холодильников:

1 - усадочная раковина, 2- прибыль, 3 - холодильники

инейная усадка сопровождается уменьшением линейных размеров при охлаждении затвердевшей отливки, что влияет на её размерную точность, поэтому усадку учитывают при изготовлении модели, увеличивая её размеры по сравнению с отливкой на величину усадки соответствующего сплава. Из-за неравномерного охлаждения частей отливки разной толщины и торможения её усадки литейной формой в ней возникают напряжения. При затвердевании и охлаждении температура в толстых частях выше, чем в тонких или снаружи, поэтому усадка в различных частях не одинакова, но так как части отливки связаны между собой и не могут изменять свои размеры независимо друг от друга, то в ней возникают напряжения, которые могут вызвать трещины или коробление. Для уменьшения напряжений в отливках предусматривают равномерную толщину стенок, плавные переходы, устраняют элементы, затрудняющие усадку сплава, а также применяют формы и стержни повышенной податливости. Трещинам и короблению особенно подвержены отливки из углеродистых и легированных сталей, магниевых и некоторых алюминиевых сплавов.

Газопоглощение - это способность расплава растворять газы: кислород, водород, азот. Как правило, это плохо, причем их растворимость растет с перегревом расплава. При затвердевании и последующем охлаждении растворимость газов уменьшается, и они, выделяясь из расплава, могут образовать в отливке газовые раковины и поры, поэтому форма должна иметь хорошую газопроницаемость. Растворимость газов зависит от химического состава сплава, температуры заливки, вязкости расплава и свойств литейной формы. Для уменьшения газонасыщенности сплавов их плавят и заливают в вакууме или в среде инертных газов. Применяют и другие меры.

Ликвация - неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки. Различают зональную и дендритную ликвации. Зональная ликвация - это химическая неоднородность в объеме отливки, а дендритная - в пределах одного зерна (дендрита). Неоднородность химического состава и структуры по сечению приводит к неоднородности механических свойств отливки. Для уменьшения ликвации увеличивают скорость охлаждения отливки, что уменьшает дендриты (зерно). Ликвация зависит от химического состава сплава, конфигурации отливки и других факторов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]