Рефераты Главная Начертательная геометрия Оккультизм и уфология Педагогика Полиграфия Политология Программированиекомпьютеры и кибернетика Производство и технологии Социальная работа Начертательная геометрия Не сортированные Таможенная система Теория государства и права Арбитражный процесс Реклама Нотариат Менеджмент Металлургия Минералогия Москвоведение |
Реферат: Литьё цветных металлов в металлические формы - кокилив данном кокиле до выхода его из строя. Приблизительная стойкость кокилей приведена в табл. 2.2. Увеличение стойкости кокиля при литье чугуна, стали, медных сплавов позволяет повысить эффективность производства отливок благодаря снижению затрат на изготовление кокиля, расширить область применения этого перспективного технологического процесса. Таблица 2.2 Приблизительная стойкость кокилей
Основной причиной разрушения кокиля являются сложные термохимические процессы, вызываемые неравномерным циклическим нагревом и охлаждением рабочей стенки кокиля во всех трех ее измерениях (по толщине, длине, ширине). Это приводит к появлению неоднородного, изменяющегося с изменением температуры поля напряжений в стенке кокиля, вызывающего ее упругие и пластические деформации. Последние приводят к остаточным деформациям и напряжениям. Теоретически показано, что в поверхностном слое кокиля нереализованная термическая деформация обычно в 2 раза превосходит деформацию, соответствующую пределу текучести материалов при определенной температуре. Поэтому в каждом цикле нагружения (заливка — выбивка) деформация сжатия сменяется деформацией растяжения, что приводит к термической усталости материала кокиля. Термические напряжения возникают также вследствие структурных превращений и роста зерна материала кокиля, протекающих тем интенсивнее, чем выше температура его нагрева. Способность кокиля выдерживать термические напряжения зависит от механических свойств его материала при температурах работы кокиля. Эти свойства резко снижаются при нагреве. Напри- : мер, предел текучести стали 15 при нагреве до 900 К уменьшается в 3 раза. Уровень возникающих в кокиле напряжений зависит также от конструкции кокиля — толщины его стенки, конструкции ребер жесткости и т. д. Например, тонкие ребра жесткости большой высоты приводят к появлению трещин на рабочей поверхности кокиля, а низкие ребра могут не обеспечить жесткость кокиля и привести к короблению. Стойкость кокилей обеспечивается конструктивными, технологическими и эксплуатационными методами. Конструктивные методы основаны на правильном выборе материалов для кокилей в зависимости от преобладающего вида разрушения, разработки рациональной конструкции кокиля. Термические напряжения, приводящие к снижению стойкости кокиля, являются следствием нереализованной термической деформации: менее нагретые части кокиля (слои рабочей стенки, прилегающие к внешней нерабочей поверхности, ребра жесткости) препятствуют расширению нагревающейся металлом отливки части кокиля. Уменьшить напряжения возможно, если термическая деформация нагретой части происходит беспрепятственно. Этого можно достичь, если расчленить рабочую стенку кокиля на отдельные элементы (вставки) в продольном (рис. 2.10, 6) или поперечном (рис. 2.10, а) направлениях. Тогда вследствие зазоров между элементами кокиля каждый из них при нагреве расширяется свободно. Для повышения стойкости кокилей используют сменные вставки 1, оформляющие рабочую полость кокиля (рис. 2.10, в). Благодаря зазорам между корпусом 2 и вставкой 1 термическая деформация вставки протекает свободно, возникающие в ней напряжения снижаются, стойкость кокиля возрастает. Наиболее эффективно использование сменных вставок в многоместных кокилях. Технологические методы направлены на повышение стойкости поверхностного слоя рабочей полости, имеющего наибольшую температуру при работе кокиля. Для этого используют армирование, поверхностное легирование, алитирование, силицирование, термическую обработку различных видов, наплавку, напыление на рабочую поверхность материалов, повышающих стойкость кокиля. Каждый из этих способов предназначен для повышения стойкости кокиля к разрушениям определенного вида. Эксплуатационные методы повышения стойкости кокилей основаны на строгой регламентации температурного режима кокиля, зависящего от температуры кокиля перед заливкой, температуры заливаемого металла, состава, свойств и состояния огнеупорного покрытия на его рабочей поверхности, темпа (частоты заливок) работы кокиля. Перед заливкой кокиль нагревают или охлаждают (если он был нагрет) до оптимальной для данного сплава и отливки температуры T Ф (см. табл. 2.4). Начальная температура Тф кокиля зависит от темпа работы кокиля (рис. 2.11). При повышении темпа работы сокращается продолжительность tц цикла, в основном вследствие уменьшения времени t3an от выбивки отливки из кокиля до следующей заливки. Это приводит к тому, что в момент заливки кокиль имеет температуру несколько выше требуемой (рис. 2.11, а), С увеличением Ц кокиля уменьшается разность температур АГФ — Тюл — Тф и соответственно уменьшаются остаточные напряжения в кокилях из упруго-пластических материалов. Вместе с тем повышение Гф способствует интенсификации коррозии, структурных превращений и других процессов в материале кокиля, что снижает его стойкость. темпа работы (рис. 2.11,6) продолжительность цикла возрастает также из-за увеличения времени t3an. Это приведет к тому, что перед очередной заливкой температура Т'ф будет ниже заданной, соответственно возрастет разность температур АГФ и увеличатся остаточные напряжения в кокиле, его стойкость понизится. Производственные данные показывают (рис. 2.12), что для данного конкретного кокиля существует оптимальный темп работы т, при котором стойкость его &зал наибольшая. На стойкость кокиля оказывает влияние температура заливаемого металла Гзал . Повышение температуры металла выше требуемой по технологии для данной отливки приводит к снижению стойкости кокиля и ухудшению качества отливки — усадочным раковинам, рыхлотам, трещинам. Стойкость кокиля может быть повышена при надлежащем уходе за ним при эксплуатации. Это обеспечивается системой планово-предупредительного ремонта (ППР).
ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬТехнологические режимы литьяПочти всегда, за исключением особых случаев, требуемое качество отливки достигается при условии, если литейная форма заполнена расплавом без неспаев, газовых и неметаллических включений в отливке, а при затвердевании в отливке не образовалось усадочных дефектов — раковин, пористости, трещин — и ее структура и механические свойства отвечают заданным. Из теории формирования отливки известно, что эти условия достижения качества во многом зависят от того, насколько данный технологический прооцесс обеспечивает выполнение одного из общих принципов получения качественной отливки — ее направленное затвердеание и питание. Направленное затвердевание и питание усадки отливки обеспечивается комплексом мероприятий: рациональной конструкцией отливки, ее расположением в форме, конструкцией ЛПС, технологическими режимами литья, конструкцией и свойствами материала формы и т. д., назначаемых технологом с учетом свойств сплава и особенностей взаимодействия формы с расплавом. Напомним, что при литье в кокиль главная из этих особенностей — высокая интенсивность охлаждения расплава и отливки. Это затрудняет заполнение формы расплавом, ускоряет охлаждение его в форме, что не всегда благоприятно влияет на качество отливок, особенно чугунных. теплового взаимодействия между кокилем и расплавом или отливкой возможно регулировать в широких пределах. Обычно это достигается созданием определенного термического сопротивления на границе контакта отливки 1 (расплав) — рабочая поверхность полости кокиля 2 (рис. 2.13). Для этого на поверхности полости кокиля наносят слой 3 огнеупорной облицовки и краски (табл. 2.3). Благодаря меньшей по сравнению с металлом кокиля теплопроводности λкр огнеупорного покрытия между отливкой и кокилем возникает термическое сопротивление переносу теплоты: где коэффициент тепловой проводимости огнеупорного покрытия- — толщина слоя огнеупорного покрытия. Огнеупорное покрытие уменьшает скорость q отвода теплоты от расплава и отливки, зависящую от тепловой проводимости огнеупорного покрытия и разности между температурой поверхности отливки и температуры поверхности кокиля: Величины кр возможно изменять в самых широких пределах, регулируя коэффициент тепловой проводимости огнеупорного покрытия и соответственно скорость охлаждения отливки, а следовательно, ее структуру, плотность, механические свойства. Таблица 2.3 Составы огнеупорных покрытий (красок) кокилем
* Составы применяют для покрытия поверхности литниковых каналов и выпоров. В соответствии с необходимой скоростью отвода теплоты от различных мест отливки толщину теплопроводность λкр огнеупорного покрытия можно делать разными в различных частях кокиля, создавая условия для направленного затвердевания отливки, регулируя скорость ее охлаждения в отдельных местах. Огнеупорное покрытие уменьшает скорость нагрева рабочей поверхности кокиля; благодаря термическому сопротивлению огнеупорного покрытия температура рабочей поверхности будет ниже, чем без покрытия. Это снижает разность температур по толщине кокиля, уменьшает температурные напряжения в нем и повышает его стойкость. Огнеупорное покрытие на поверхности кокиля должно иметь заданную теплопроводность, хорошо наноситься и удерживаться на поверхности формы, противостоять резким колебаниям температуры, не выделять газов при нагреве, способных растворяться в отливке или создавать на ее поверхности газовые раковины. Покрытия приготовляют из огнеупорных материалов, связующих, активизаторов и стабилизаторов (см. табл. 2.3). В качестве огнеупорных материалов применяют пылевидный кварц, шамотный порошок, окислы и карбиды металлов, тальк, графит, асбест. Связующие для покрытий — жидкое стекло, огнеупорная глина, сульфитный щелок. Активизаторы применяют для улучшения схватывания с поверхностью кокиля. В качестве активизаторов используют для шамотных и асбестовых покрытий буру (Na 2B4O7* lOH2O) и борную кислоту (Н3ВO 4); для маршалитовых — кремнефто-ристый натрий (Na2SiF6 ), для тальковых — буру, борную кислоту или марганцевокислый калий. Перед приготовлением огнеупорные материалы просеивают через сито 016—01. Стабилизаторы применяют для того, чтобы уменьшить седиментацию огнеупорных составляющих покрытия. Чаще всего это поверхностно-активные вещества ОП5, ОП7. При литье в кокиль чугуна для устранения отбела в отливках на огнеупорное покрытие наносят копоть (сажу) ацетиленового пламени. Толщину слоя огнеупорного покрытия контролируют измерительными пластинами, проволочками, прямым измерением, электроконтактным способом. При прямом измерении толщину слоя облицовки определяют микрометром (рис. 2.14): измеряют расстояние от базовой поверхности 1 до поверхностей 2 и 3, соответственно не покрытой и покрытой облицовкой. Разность дает толщину слоя облицовки. Схема распределения температур в системе отливка — покрытие — форма практически реализуется только для поверхностей отливки, которые при усадке образуют плотный контакт с кокилем, между охватываемыми поверхностями отливки и кокилем образуется зазор, изменяющийся по мере усадки отливки. Этот зазор заполнен воздухом и газами, выделяющимися из покрытия. Образование зазора приводит к увеличению термического сопротивления переносу теплоты от отливки в кокиль. Поэтому со стороны внутренних стенок отливка охлаждается интенсивнее, чем со стороны внешних. В результате смещается зона образования осевой пористости отливки к наружной ее стенке, что следует учитывать при разработке системы питания усадки отливки. Рассмотренное явление используют для устранения отбела в поверхностных случаях чугунных отливок. Для этого после образо вания в отливке твердой корочки достаточной прочности кокиль слегка раскрывают гак чтобы между поверхностями отливки и кокиля образовался воздушный зазор. Тогда теплота затвердевания внутренних слоев отливки, проходя через затвердевающую наружную корку, разогревает ее и в результате происходит «самоотжиг» отливки — она не имеет отбела. Скорость отвода теплоты от расплава и отливки зависит от разницы между температурами поверхностей отливки Т0 и кокиля Тп С повышением температуры заливаемого расплава возрастает температура То и скорость отвода теплоты от отливки; с повышением температуры Тn скорость отвода теплоты от отливки уменьшается. Поэтому на практике широко используют регулирование скорости отвода теплоты от расплава и отливки, изменяя температуры заливаемого сплава или кокиля перед заливкой. Однако чрезмерное снижение температуры заливаемого сплава приводит к ухудшению заполняемости кокиля. Повышение температуры кокиля увеличивает опасность приваривания отливки к кокилю, особенно при литье чугуна и стали, снижает стойкость кокиля. Практически установлено, что оптимальная температура кокиля перед заливкой зависит от заливаемого сплава, толщины стенки отливки и ее конфигурации (табл. 2.4). Температура заливки расплава в кокиль зависит от его химического состава, толщины стенки отливки, способа ее питания при затвердевании. Оптимальные температуры заливки в кокиль различных сплавов приведены ниже.
Особенности изготовления отливок из различных сплавовТехнологические режимы изготовления отливок из различных сплавов обусловлены их литейными свойствами, конструкцией отливок и требованиями, предъявляемыми к их качеству. Таблица 2.4 Температура нагрева кокилей перед заливкой
Отливки из алюминиевых сплавовЛитейные свойства. Согласно ГОСТу литейные алюминиевые сплавы разделены на пять групп. Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы I группы — силумины. Они имеют хорошую жидкотекучесть, небольшую (0,9—1%) линейную усадку, стойки к образованию трещин, достаточно герметичны. Это сплавы марок АЛ2, АЛ4, АЛ9, их широко используют в производстве. Однако они склонны к образованию грубой крупнозернистой эвтектики в структуре отливки и растворению газов. При литье силуминов в кокиль структура отливок вследствие высокой скорости кристаллизации получается мелкозернистой. Основной недостаток сплавов I группы при литье в кокиль — склонность к образованию рассеянной газовой пористости в отливках. Сплавы II группы (медистые силумины) также нередко отливают в кокиль. Эти сплавы обладают достаточно хорошими литейными свойствами и более высокой прочностью, чем силумины, менее склонны к образованию газовой пористости в отливках. Сплавы III — V групп имеют худшие литейные свойства — пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку (до 1,3%), склонны к образованию трещин, рыхлот и пористости в отливках. Получение отливок из этих сплавов требует строгого соблюдения технологических режимов, обеспечения хорошего заполнения формы, питания отливок при затвердевании. Все литейные алюминиевые сплавы в жидком состоянии интенсивно растворяют газы и окисляются. При затвердевании сплава газы выделяются из раствора и образуют газовую и газоусадочную пористость, которая снижает механические свойства и герметичность отливок. Образующаяся на поверхности расплава пленка окислов при заполнении формы может разрушаться и попадать в тело отливки, снижая ее механические свойства и герметичность. При высоких скоростях движения расплава в литниковой системе пленка окислов, перемешиваясь с воздухом, образует пену, попадание которой в полость формы приводит к дефектам в теле отливок. Влияние кокиля на свойства отливок. Интенсивное охлаждение расплава и отливки в кокиле увеличивает скорость ее затвердевания, что благоприятно влияет на структуру — измельчается зерно твердого раствора, эвтектики и вторичных фаз. Структура силуминов, отлитых в кокиль, близка к структуре модифицированных сплавов; снижается опасность появления газовой и газоусадочной пористости, уменьшается вредное влияние железа и других примесей. Это позволяет допускать большее содержание железа в алюминиевых отливках, получаемых в кокилях, по сравнению с отливками в песчаные формы. Все это способствует повышению механических свойств отливок, их герметичности. Кокили для литья алюминиевых сплавов применяют массивные, толстостенные. Такие кокили имеют высокую стойкость и большую тепловую инерцию: после нагрева до рабочей температуры они охлаждаются медленно. Это позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать тонкостенные отливки. Для отливок сложной конфигурации используют кокили, имеющие системы нагрева или охлаждения отдельных частей. Это дает возможность обеспечить направленное затвердевание и питание отливок. Для получения точных отливок рабочую полость кокиля обычно выполняют обработкой резанием. Положение отливки в форме должно способствовать ее направленному затвердеванию: топкие части отливки располагают внизу, а массивные вверху, устанавливая на них прибыли и питающие выпоры. Литниковая система должна обеспечивать спокойное, плавное поступление расплава в полость формы, надежное улавливание окисных плен, шлаковых включений и предотвратить их образование в каналах литниковой системы и полости кокиля, способствовать направленному затвердеванию и питанию массивных узлов отливки. Используют литниковые системы с подводом расплава сверху, снизу, сбоку, комбинированные и ярусные (рис. 2.15, а). Литниковые системы с верхним подводом используют для невысоких отливок типа втулок и колец (I, 1—3). Такие литниковые системы просты, позволяют достичь высокого коэффициента выхода годного. Заливка с кантовкой кокилей с такой литниковой системой обеспечивает плавное заполнение формы и способствует направленному затвердеванию отливок. Литниковые системы с подводом расплава снизу используют для отливок корпусов, высоких втулок, крышек (II, 1—3). Для уменьшения скорости входа расплава в форму стояк делают зигзагообразным (II, 1), наклонным (II, 2). Для задержания шлака устанавливают шлакозадерживающие бобышки Б (II, 1); для удаления первых охлажденных порций расплава, содержащих шлаковые включения, используют промывники П (II 3). Литниковые системы с подводом расплав, а сбоку через щелевой литник (III, 1—3), предложенные акад. А. А. Бочваром и проф. А. Г. Спасским, сохраняют основные преимущества сифонной заливки и способствуют направленному затвердеванию Отливки. На практике используют несколько вариантов таких систем. Стояки выполняют также наклонными или сложной формы, так называемые гусиные шейки. Эти стояки снижают скорость, исключают захват воздуха, образование шла ков и пены в литниковой системе, обеспечивают плавное заполнение формы расплавом. При заливке крупных отливок обязательным элементом литниковой системы является вертикальный канал, являющийся коллектором.
Расплав (рис. 2.15,6) из чаши / поступает в зигзагообразный стояк 2, а из него — в вертикальный канал 3 — колодец — и вертикальный щелевой питатель 4, Соотношение площадей поперечных сечений элементов литниковой системы подбирают так, чтобы уровень расплава в форме во время ее заполнения был ниже уровня в канале 3; верхние порции расплава должны сливаться в форму и замещаться более горячим расплавом. Размеры канала 3 и питателя 4 назначают сообразно с толщиной стенки отливки 5; чтобы избежать усадочных дефектов в отливке, расплав в канале 3 и питателе 4 должен затвердевать позже отливки. Недостаток литниковой системы — большой расход металла на литники и сложность отделения их от отливки. Литниковые системы с комбинированным подводом используют для сложных отливок (см. рис. 2.15,а IV, 1—3). Нижний питатель способствует спокойному заполнению формы, а верхний подает наиболее горячий расплав под прибыль, улучшая ее питающее действие. Ярусные литниковые системы используют для улучшения заполнения формы тонкостенных сложных или мелких отливок (V, 1—3). Размеры элементов литниковых систем для отливок из алюминиевых и магниевых сплавов определяют, исходя из следующих положений: значения критерия Re для различных элементов литниковой системы (стояка, коллектора, питателей) не должны превосходить гарантирующих минимальное попадание окислов и неметаллических включений в форму вследствие нарушении сплошности; скорость движения расплава в форме должна обеспечить ее заполнение без образования в отливке неслитин и спаев. Ниже приведены максимальные допустимые значения критерия Re = ud/v для различных элементов литниковых систем, по данным Н. М. Галдина и Е. Б. Ноткина [8]:
Из приведенных данных следует, что для получения качественных отливок скорость движения расплава должна убывать от сечения стояка к питателю. Поэтому для отливок из алюми ниевых сплавов применяют расширяющиеся литниковые системы с соотношением fc:fк:fп=l:2:3 или 1:2:4, (2.1) где fc, fк, fn — площади поперечного сечения стояка, коллектора, питателя соответственно. Для крупных (50—70 кг) и высоких (750 мм) отливок fc :fк:fп=1:3:4 или 1:3:5. Для определения среднего значения минимально допустимой скорости подъема расплава в форме иф используют различные теоретические и экспериментальные зависимости, учитывающие химический состав сплава, конфигурацию отливки, температуру формы и сплава и т. д. Наиболее простой, но достаточно точной, является зависимость, установленная А. А. Лебедевым [8], uф =(3,0÷4,2)/lo, (2.2) где uф — начальная скорость подъема расплава в форме, см/с; lо — характерная толщина стенки отливки, см; при отношении H о/lо<50 принимают меньшие значения коэффициента в правой части (2.2), при Hо/lо>50 — большие его значения; Н0 — высота отливки без прибылей и выпоров. При литье мелких и средних отливок в кокиль площадь поперечного сечения стояка определяют по формуле где G — масса отливки, г; — плотность сплава, - скорость движения расплава в узком сечении стояка, см/с. Скорость по формуле где расчетный напор, определяют по известным формулам [4]; — коэффициент расхода, принимают [4]: = 0,65÷0,76 для нижнего подвода; ==0,7÷0,8 для ярусной системы; = 0,56÷0,67 для комбинированного способа подвода. Меньшие значения принимают для пониженных температур заливки. Определив по формуле (2.3) , по соотношению (2.1) находят площади поперечного сечения остальных элементов литниковой системы. В кокиле выполняют каналы литниковой системы в соответствии с минимальными расчетными размерами, которые при доводке технологии отливки в случае необходимости увеличивают. При литье крупных, сложных отливок для определения размеров литниковой системы пользуются специальными методами [8]. Технологические режимы литья назначают в зависимости от свойств сплава, конфигурации отливки и предъявляемых к ней требований. Состав и толщину слоя краски на поверхности рабочей полости кокиля назначают в соответствии с рекомендациями табл. 2.3. Для регулирования скорости отвода теплоты от различных частей отливки толщину и свойства огнеупорных покрытий в разных частях кокиля часто делают различными. Для1 окраски в этом случае используют трафареты. Поверхности каналов литниковой системы покрывают более толстым слоем красок с пониженной теплопроводностью, а поверхности прибыльных частей иногда оклеивают тонколистовым асбестом (клеем служит жидкое стекло). Температуру нагрева кокиля перед заливкой прини-мают, руководствуясь данными табл. 2.4. Температурузаливки расплава в кокиль назначают в зависимости от химического состава сплава, толщины стенки отливки и ее размеров. Для силуминов типа АЛ2, АЛ4, АЛ9 ее принимают равной 973—4023 К, для широкоинтервальных сплавов типа АЛ 19, обладающих пониженной жидкотекучестью,— равной 993—1043 К. Продолжительность выдержки отливки в кокиле назначают с учетом ее размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры 650 К. Продолжительность охлаждения отливки до температуры выбивки определяют расчетом по известным формулам [2, 14] и окончательно корректируют при доводке технологического процесса.
Отливки из магниевых сплавовЛитейные свойства. Магниевые литейные сплавы по сравнению с алюминиевыми обладают худшими литейными свойствами: пониженной жидкотекучестью, большой (1,2—1,5%) усадкой, склонностью к образованию горячих трещин, пониженной герметичностью, высокой склонностью к окислению в жидком и твердом состоянии, способностью воспламеняться в жидком состоянии. Магниевые сплавы имеют большой интервал кристаллизации, склонны к растворению газов и поэтому в отливках часто образуются микрорыхлоты. Отливки нз магниевых сплавов склонны к короблению при затвердевании и термической обработке. Наибольшее применение для литья в кокиль нашли сплавы МЛ5 (системы Mg — А1 — Zn), МЛ6 (системы Mg — Al — Zn), МЛ12 (системы Mg — Zn — Zr) МЛ10 (Mg — Nd — Zr). Влияние кокиля на свойства отливок. Кокиль практически не вступает в химическое взаимодействие с магниевым расплавом, что уменьшает окисляемость сплава, улучшает качество отливок. Пониженная жидкотекучесть сплавов вызывает необходимость заливать их в кокили при повышенной температуре, особенно при изготовлении тонкостенных отливок. Это приводит к повышению окисляемости сплава, вероятности попадания окислов в отливку, увеличению размеров зерна в структуре, ухудшению механических свойств отливки. Для предотвращения горячих трещин в отливках, обусловленных повышенной усадкой сплавов, необходимо осуществлять «подрыв» неподатливых металлических стержней или использовать песчаные стержни; модифицирование сплавов церием и висмутом повышает трещиноустойчивость сплавов. Положение отливки из магниевого сплава в кокиле имеет особенно важное значение для направленного ее затвердевания и питания. Для питания отливки обязательно используют прямые или отводные прибыли; для лучшей их работы прибыли выполняют в стержневых, асбестовых или керамических вставках. Литниковые системы для магниевых сплавов расширяющиеся: fc:fк :fп= 1:2:3. Для крупных и сложных отливок fc:fк :fп = 1:4:6. Размеры элементов литниковых систем определяют, пользуясь формулами. (2.1), (2.3) и зависимостями коэффициентов расхода, приведенными выше. Объем прямой или отводной прибыли определяют из соотношения Vпр=(2-2,5) V п.о ,где Vп.о — объем питаемого узла отливки. Способы подвода расплава в кокиль и конструкции литниковых систем такие же как и для алюминиевых сплавов (см. рис. 2.15). Особое внимание следует обращать на рассредоточенный подвод расплава в рабочую полость. Это вызвано пониженной жидкотекучестью магниевых сплавов и их малой теплопроводностью. Последнее свойство при сосредоточенном подводе приводит к замедленному охлаждению отлпвки в месте подвода питателя и образованию в эгом месте усадочных дефектов - пористости, рыхлот, трещин. Технологические режимы литья магнеевых сплавов в кокиль назначают с учетом их литейных свойств, конфигурации отливки и предьявляемых к ней требований. Состав и толщину краски рабочей полости кокиля принимают но рекомендациям табл. 2.3. Для устранения окисления и загорания сплава при заливке рекомендуется покрывать по-верхность кокиля и кромки заливочной чаши серным цветом, кото-рый сгорая, создает защитную среду вокруг отливки. Температуру нагрева кокиля перед залинкой назна-чают в пределах указанных в табл. 2.4. Температура заливки магниевых сплавов зависит от химического состава, но обычно на 100- 150 К выше линии ликвидна, что вызвано их пониженной жидкотекучестью. Обычно температура заливки составляет 1000-- 1020 К для тонкостенных отливок и 950-980 К для массивных, толстостенных
Отливки из медных сплавовЛитейные свойства. Литьем в кокиль изготовляют отливки из латуней, бронз, а также чистой меди. Латуии имеют обычно небольшой интервал кристаллизации, хорошую жндкотекучесть, но большую усадку; 1,5—2,5% в зави-симости от химического состава. Латуни мало склонны к образованию усадочной пористости, но, как и все медные сплавы, интенсивно, растворяют водород, особенно кремнистые латуни, отливки из которых часто поражаются газовой пористостью. Бронзы оловянные имеют высокую жидкотекучесть, повышенную усадку (1.4—1,6%), большой интервал кристаллизации, а потому и повышенную склонность к образованию усадочной пористости в отливках. Алюминиевые бронзы имеют небольшой интервал кристаллизации, большую усадку (1,7—2,5%); отливки нз них получаются плотными, но они склонны к образованию окисных плен из-за повышенной окисляемости содержащегося в них алюминия. Плены, попадающие в отливку, снижают ее механические свойства и герметичность. Кремнистые бронзы, аналогично кремнистым латупям, склонны к образованию газовой пористости. Свинцовые бронзы склонны к ликвации, ухудшающей свойства отливок. Чистая медь имеет низкую жидкотекучесть, высокую усадку (1,8—2%), интенсивно растворяет газы, которые при затвердев а ни и отливки образуют газовую пористость и раковины в ней. При плавке мель интенсивно окисляется. Окислы меди ухудшают ее литейные свойства, а также механические свойства и электропроводность отливок. Влияние кокиля на качество отливок. Высокая скорость охлаждения и затвердевания при литье в кокиль благоприятно влияет на качество отливок: повышаются их механические свойства, герметичность, плотность, улучшается структура. Повышение скорости охлаждения способствует приближению характера затвердевания широкоинтервальных сплавов к последовательному. Поэтому, например, отливки из оловянных бронз в кокиль имеют большую плотность, чем при литье в песчаные формы. Отлнвки из кремнистых латуне.й и бронз меньше поражены газовой пористостью, так как высокая скорость охлаждения расплава препятствует выделению газов из раствора. Повышенная скорость затвердевания отливок из свинцовых бронз уменьшает ликвацию, способствует измельчению включений свинца, что повышает антифрикционный свойства отливок. Отливки из медных сплавов при литье в кокиль часто поражены трещинами, так к.а-к кокиль неподатлив. Это затрудняет получение в кокилях сложных тонкостенных отливок. Главная мера -предупреждения этих дефектов — хорошее раскисление и рафинирование сплавов — освобождение их от окислов, сильно влияющих на трещйноустойчивость сплавов, а также создание условий для направленного затвердевания и питания отливки. Положение отливки в кокиле должно обеспечивать направленное затвердевание .и питание ее при усадке. Поэтому располагают массивные ее части вверху и на них устанавливают прибыли. Литниковая система (рис. 2.16,) для медных сплавов должна обеспечивать плавное заполнение формы и питать отливку в процессе ее затвердевания. Поэтому литники делают большого сечения, одновременно выполняющими функции прибылей. Между стояком и питателем устанавливают питающие бобышки Б, ,в кр- торых происходит также частичное шлакозадержание. Для отливок из алюминиевых, марганцевых и кремнистых бронз используют нижний подвод расплава через зигзагообразные и наклонные стояки (рис. 2.16, б, в), шлакоуловители и плоские щелевидные питатели. Тонкостенные мелкие отливки заливают сверху (рис. 2.16, а), обычно с подводом расплава в питающую бобышку Б. Для отливок из медных сплавов применяют как расширяющиеся, так и суживающиеся литниковые системы. Для сплавов, склонных к образованию плен (алюминиевых, марганцевых бронз), используют расширяющиеся литниковые системы (fп:fл.х:fс=3:2: 1), а для латуни — суживающиеся (fп:fл.х:fс=1:2,5: 3,5). Размеры элементов литниковой системы определяют, пользуясь известным гидравлическим методом расчета [8]. Технологические режимы назначают в зависимости от литейных свойств сплава, конфигурации отливки и требований к ней. В состав красок рабочих поверхностей кокилей вводят вещества, способные при взаимодействии с расплавом испаряться и газифицироваться с образованием восстановительной среды, предотвращающей окисление расплава (см. табл. 2.3). Обычно это масла, графит, а также органические лаки, термореактивные смолы. Такие покрытия наносят на поверхность кокиля перед каждой заливкой или через две-три заливки. Температуру нагрева кокиля перед заливкой назначают поданным табл. 2.4. Для получения отливок высокого качества из свинцовых бронз необходимо обеспечить высокую скорость затвердевания. Это достигается охлаждением кокилей водой, использованием для кокилей высокотеплопроводных материалов. Температура заливки медных сплавов зависит от химического состава и конфигурации отливки. Оловянные бронзы заливают при температурах 1420—1470 К; алюминиевые бронзы — при 1370—1430 К. Кремнистые латуни заливают при температурах 1250—1310 К, свинцовые латуни — при 1300—1380 К. Массивные отливки заливают при температурах, близких к нижнему пределу рекомендованных, тонкостенные — к верхнему. Температуру выбивки отливок из кокилей назначают в зависимости от химического состава сплава, толщины стенки отливки и ее конфигурации.
Финишные операции и контроль отливок из цветных сплавовОтливки из алюминиевых, магниевых, медных сплавов контролируют дважды: до отрезки литников и прибылей (предварительный контроль) и после. Литники и прибыли отрезают ленточными и дисковыми пилами, а в массовом производстве — на специаль- них станках. От мелких отливок из латуней литники часто обрубают в штампах на прессах. При отрезке литников от отливок из магниевых сплавов должны быть приняты особые меры для удаления стружки, способной к самовозгоранию. Режимы термической обработки назначают, руководствуясь химическим составом, конфигурацией отливки и требованиями технических условий. После этого проводят повторный контроль отливок, проверяя их соответствие требованиям технических условий.
Дефекты отливок из цветных сплавов и меры их предупрежденияОбщие характерные дефекты отливок при литье в кокиль следующие: 1) недоливы и неслитины при низкой температуре расплава и кокиля перед заливкой, недостаточной скорости заливки, большой газотворности стержней и красок и плохой вентиляции кокиля; 2) усадочные дефекты (раковины, утяжины, пористость) из-за нарушений направленного затвердевания и недостатного питания массивных узлов отливки, чрезмерно высокой температуры расплава и кокиля; местного перегрева кокиля, нерациональной конструкции литниковой системы; трещины появляются вследствие несвоевременного подрыва металлического стержня или вставки, высокой температуры заливки, нетехнологичной конструкции отливки; 3) шлаковые включения образуются при использовании загрязненных шихтовых материалов, недостаточном рафинировании перед заливкой, неправильной работе литниковой системы; 4) газовая пористость образуется при нарушении хода плавки (использование загрязненных влагой и маслом шихт, чрезмерно высокого перегрева, недостаточного рафинирования или раскисления сплава). Специфические дефекты отливок из магниевых сплавов — это дефекты усадочного происхождения — пористость, трещины, рыхлоты,— обусловленные широким температурным интервалом затвердевания этих сплавов. Для устранения этих дефектов требуется доводка и точное соблюдение технологических режимов — температуры расплава и кокиля, краски и др. Часто отливки из магниевых сплавов вследствие плохой работы литниковой системы поражены шлаковыми включениями. Это недопустимо, так как приводит к коррозии отливки при ее эксплуатации и хранении. Такие дефекты устраняют тщательной доводкой литниковой системы и ведения процесса плавки. Специфические дефекты отливок из медных сплавов следующие: газовая пористость при плохом рафинировании и очистке сплава от шлаковых частиц; вторичные окисные плены при литье алюминиевых бронз вследствие разделения потока расплава на струи и окисления его в форме; трещины из-за плохого раскисления сплавов при плавке. Страницы: 1, 2 |
|
При уменьшении
Интенсивность
, 
-
. 
и λ
и
1
2
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
(3,0÷4,2)
, (2.3)
определяют
, 
