Ливарні властивості сплавів - Студопедія
Ливарні сплави та їх застосування
Ливарні сплави отримують сплавленням двох або декількох металів і неметалів. Такі сплави повинні володіти гарною рідиною і теплопровідністю, підвищеною пластичністю та ін. Практичне значення ливарних сплавів визначає те, що вони за деякими властивостями (міцності, твердості, здатності відтворювати обриси ливарних форм, оброблюваності різальним інструментом та ін.)перевершують чисті метали.
Важливе місце у ливарному виробництві займають сплави з особливими фізичними властивостями (наприклад, електропровідністю, магнітною проникністю та ін).
Сплави в залежності від хімічного складу відрізняються один від одного температурою плавлення, хімічною активністю, в'язкістю в розплавленому стані, міцністю, пластичністю та іншими властивостями. Для виробництва фасонних виливків застосовують сірі, високоміцні, ковкі та інші чавуни, вуглецеві та леговані сталі, алюмінієві сплави, магнію, міді, титану та ін.
Не всі сплави однаково придатні для виготовлення фасонних виливків. З одних сплавів (сірого чавуну, силуміну) можна легко виготовити виливок складної конфігурації, та якщо з інших (титанових сплавів, легованих сталей та інших.) отримання виливків пов'язані з певними труднощами.Отримання якісних виливків без раковин, тріщин та інших дефектів залежитьвід ливарних властивостей сплавів. Доосновних ливарних властивостей сплавів відносятьрідкотекучість, усадку сплавів, схильність до утворення тріщин, газопоглинання та ліквацію.
Рідкотекучість—здатність розплавленого металу текти каналами ливарної форми, заповнювати її порожнини і чітко відтворюватиконтури виливки. При високій рідині ливарні сплави заповнюють всі елементи ливарної форми, при низькій — порожнина форми заповнюється частково, у вузьких перерізах утворюються недоливи.Рідкотекучість сплавів визначають за спеціальними пробами. За міру рідинної плинності приймають довжину заповненої спіралі в ливарній формі, і вона залежить від багатьох факторів. Наприклад,підвищення температури заливки збільшує рідину всіх сплавів. Що теплопровідність матеріалу форми, то швидшевідводиться тепло від залитого металу, тимнижче жидкотекучость.
Неметалічні включення знижують рідинуплинність сплавів. На рідинну течію впливає хімічний склад сплавів: зі збільшенням у вихідному матеріалі вмісту сірки, кисню і хрому рідина знижується, а з підвищенням вмісту фосфору, кремнію, алюмінію, вуглецю - збільшується.
Залежно від жидкотекучести сплаву вибираютьмінімальну товщину стінок виливків. Наприклад, при виготовленні дрібних виливків із сірого чавуну в піщаних формах мінімальна товщина стінок становить 3-4 мм, для середніх - 8-10 мм, для великих - 12-15 мм; для сталевих виливків, відповідно, 5-7, 10-12, 15-20 мм.
Усадка—процес зменшення об'єму виливка при охолодженні, починаючи з деякої температури рідкого металу в ливарній формі до температури навколишнього середовища.Усадка протікає в рідкому стані, при затвердінні в процесі кристалізації та у твердому стані. Розрізняютьлінійну та об'ємну усадки, які визначають у відсотках. Величина усадки сплавів залежить від їх хімічного складу, температури заливки, конфігурації виливки та інших факторів. Найменшу лінійну усадку має сірий чавун (0,9-1,3%) та алюмінієві сплави.силуміни (0,9-1,3%). Стали деякі сплави кольорових металів мають усадку від 1,8 до 2,5 %.Виготовляти виливки зі сплавів з підвищеною усадкою складно, так яку масивних частинах виливки утворюються усадкові раковини та садинна пористість. Для попередження утворення усадкових раковин передбачають встановлення прибутків — додаткових резервуарів із розплавленим металом для живлення виливків у процесі їх затвердіння.
Напруги у виливках виникають внаслідок нерівномірного їх охолодження та механічного гальмування усадки. Вонихарактерні для виливків з різною товщиною стінок.При затвердінні температура виливки в масивних частинах вище, ніж зовні або тонких перерізах. Тому усадка в окремих місцях за величиною різна, але так як частини однієї і тієї ж виливки не можуть змінювати свої розміри незалежно один від одного, то в ній виникають напруги, які можуть викликати утворення тріщин або короблення.Для попередження утворення великої напруги і тріщин необхідно в конструкції литої деталіпередбачати рівномірну товщину стінок, плавні переходи і усувати елементи, що ускладнюють усадку сплаву, а також використовувати ливарні форми та стрижні підвищеної податливості.Тріщини досить часто утворюються у виливках з вуглецевих і легованих сталей, сплавів магнію та багатьох алюмінієвих сплавів (докладніше про дефекти див. розділ 5).
Газопоглинання—здатність ливарних сплавіву розплавленому стані розчиняти водень, азот, кисень та інші гази.Ступінь розчинності газів залежить від стану сплаву:з підвищенням температури твердого сплаву вона збільшується незначно, кільказростає при плавленні і різко підвищується при перегрівірозплаву. При затвердінні та подальшому охолодженнірозчинність газів зменшується, і в результаті їх виділення у виливкуможуть утворитися газові раковини та пори.
Розчинність газів залежить від хімічного складу сплаву, температури заливки, в'язкості сплаву та властивостей ливарної форми. Длязменшення газонасиченості сплавів застосовуютьплавлення у вакуумі або серед інертних газів та інші методи.
Ліквація—неоднорідність хімічного складу у різних частинах виливки. Розрізняють ліквації зональну та дендритну (внутрішньозеренну).
Зональна ліквація - це в обсязі всієї затверділої литої деталі. Дендритнахімічна неоднорідність - ліквація -хімічна неоднорідність у межах одного зерна (дендриту) сплаву.Ліквація залежить відхімічного складу сплаву, конфігурації виливки, швидкості охолодження та інших факторів.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: