МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОСТРОМСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ

И ТЕХНИЧЕСКОГО СЕРВИСА

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Ознакомление с правилами формирования кустов отливок за учетом законов физического характера

методические указания

Кострома

2007

К.т.н., доцент, Макшанчиков И.А. – Ознакомление с правилами формирования кустов отливок за учетом законов физического характера. Кострома. КГТУ, 2007 г.

Лабораторная работа «Ознакомление с правилами формирования кустов отливок за учетом законов физического характера» соответствует учебному плану по дисциплине «Технология изготовления ювелирных изделий», «Художественное литье» для специальностей 261001 «Технология художественной обработки материалов» и 071504 «Художественное проектирование ювелирных изделий».

В работе приводятся краткие сведения по правилам формирования кустов отливок, применяемым в процессе ЛВМ (литья по выплавляемым моделям), а также рассматриваются используемое в производстве оборудование и инструмент.

 ГОУ ВПО Костромской Государственный Технологический Университет

Кафедра технологии художественной обработки материалов и технического сервиса

1. Цель работы:

Ознакомить студентов с основными правилами формирования кустов отливок (елок), с инструментом, оснасткой и оборудованием, используемым в производстве.

2.Теоретическая часть

2.1.Формирование кустов отливок с учетом законов физического характера.

Обычно говорят о литье, о методах его осуществления и о качестве литья, но никогда не говорят о процессе кристаллизации, которую можно считать важнейшей стадией, определяющей качество отливок.

Можно сказать, что плавка является “травмированием” сплава. Чтобы сплав восстановил свои качественные характеристики, необходимо, чтобы при затвердевании сплав полностью восстановил свою кристаллическую решетку.

Необходимо сделать небольшое вступление из области физики, чтобы понять смысл интересующего нас явления.

Сплав состоит из миллиардов атомов золота, серебра, меди и т.д.

Когда сплав находится в твердом состоянии, все атомы расположены очень близко друг к другу. Расположенные рядом друг с другом атомы образуют геометрические фигуры, которые можно представить себе, если соединить центры атомов между собой. Эти расположенные рядом друг с другом геометрические фигуры образуют так называемую кристаллическую решетку.

Р ешетку можно представить себе в виде большого количества кубиков (кристаллов) (рис. 1 и 2) расположенных рядом друг с другом, в вершинах которых находятся атомы.

Рис. 1 Схематическое изображение кристаллов Рис. 2 Кристаллическая решетка

Эти атомы неподвижны, они выполняют колебательные движения на одном месте. Человек не в состоянии представить себе не только колебательные движения атомов, но и состояние равновесия, в котором находятся все атомы. Другими словами, эти колебания определяют твердость металла, а это не что иное, как кинетическая энергия самих атомов. Колебания продолжаются и при нулевой температуре. Частота колебаний остается постоянной, но они постепенно затухают, по мере того как температура приближается к абсолютному нулю, т.е. -273°С.

При повышении температуры амплитуда колебаний атомов увеличивается, кристаллическая решетка расширяется. Можно сказать, что при нагреве увеличивается объем металла.

К огда амплитуда колебаний достигает такого уровня, что атомы расходятся на очень большое расстояние, кристаллическая решетка разрушается (рис. 3) и металл переходит в жидкое состояние.

Рис. 3 Переход металла из твердого состояния в жидкое.

Все металлургические свойства металла зависят исключительно от процесса кристаллизации металла. С большой натяжкой процесс кристаллизации металла можно сравнить с процессом замерзания воды.

В сосуде процесс начинается от стенок и распространяется внутрь, а потому в каждый данный момент в сосуде присутствует твердая фаза, жидкая фаза и вязкая затвердевающая фаза. Если в замерзающей воде содержатся примеси или посторонние тела, они вытесняются в сторону жидкой фазы, а в конце на раздел сред, замерзающий в последнюю очередь.

Кристаллизующаяся часть распространяется внутрь жидкости приращениями, которыми нарастают кристаллы, прилипая один к другому по всем трем пространственным измерениям, образуя структуру, похожую на еловую ветку, называющуюся дендритом (от греч. - дерево).

Р ост дендритов происходит в направлении, противоположном направлению рассеяния тепла. В этом случае они называются “колонными” дендритами. Если же дендриты растут неупорядоченно, они называются равноосными.

Рис. 4 Колонные дендриты. Рис. 5 Равноосные дендриты.

На рис. 4 и 5 часть формы или внешняя сторона цилиндра обозначена черным цветом, а затвердевающая часть обозначена квадратиками кристаллов.

Жидкая часть обозначена белым цветом. Разрастаясь, дендриты расширяются и образуют огромное количество островков, которые по завершении кристаллизации объединяются и образуют гранулы, которые можно рассмотреть в микроскоп. Каждая гранула представляет собой частички металла, который кристаллизуется в одном направлении.