Литейные свойства сплавов
Изготовления отливок из серого чугуна (рис. 30; рис. 31). Серый чугун является наиболее распространённым материалом для изготовления различных отливок. Он обладает высоким пределом прочности (100…450 МПа), малым относительным удлинением (0,2…0,5%), повышенной твёрдостью (140…283 НВ), хорошо работает при сжимающих нагрузках, не чувствителен к внешним надрезам, гасит вибрации, обладает высокими антифрикционными свойствами, легко обрабатывается резанием.
В настоящее время 90% серого чугуна выплавляют в вагранках. Отливки из серого чугуна нашли широкое применение в станкостроении: станины станков, стойки, салазки, планшайбы, корпуса шпиндельных бабок и коробок передач, корпуса насосов, втулки, вкладыши. В автостроении: блоки цилиндров, гильзы, поршневые кольца, картеры, тормозные барабаны, крышки и др. В тяжёлом машиностроении: шестерни, блоки, шкивы и др. В электротехнической промышленности: станины электродвигателей, подшипниковые и фланцевые щиты и др.
Изготовление отливок из высокопрочного чугуна.Высокопрочный чугун обладает высоким пределом прочности (350…10000 МПа), твёрдостью (140…360 НВ), износостойкостью, хорошей коррозионной стойкостью, жаро- и хладостойкостью и т.д.
Отливки из высокопрочного чугуна в тяжёлом и энергетическом машиностроении, в металлургической промышленности при работе в условиях больших статических и динамических нагрузках.
Высокопрочный чугун перспективным литейным сплавом, который позволяет решать проблему снижение массы отливок при сохранении ими высоких эксплуатационных свойств.
Изготовление отливок из ковкого чугуна.Ковкий чугун получают путём длительного отжига (грфитизационного) отливок из белого чугуна. Ковкий чугун обладает высокими пределом прочности (300…630 МПа), относительным удлинением (2…12 %) и твёрдостью (149…269 НВ); высокими износостойкостью и сопротивлением ударным нагрузкам, хорошо обрабатывается резанием.
Из ковкого чугуна изготовляют отливки массой от нескольких граммов до 250 кг с толщиной стенок 3…50 мм для автомобилестроения (ступицы колёс, кронштейны, рычаги, коробки дифференциалов, корпуса сцепления); для сельскохозяйственного машиностроения (детали шасси, корпусные детали, рычаги, кронштейны) и для других отраслей.
Рис. 30. Изготовление отливок из серых чугунов
Рис. 31. Отливки чугунные
Изготовление стальных отливок (рис.32; рис.33).Для изготовления отливок используют углеродистые и легированные литейные стали ( в конце марки буква Л). Они обладают высокими пределом прочности (400…600 МПа), относительным удлинением (10…24 %), ударной вязкостью, достаточной износостойкостью при ударных нагрузках. Основной элемент, определяющий механические свойства углеродистых литейных сталей – углерод. Легирующие элементы значительно повышают эксплуатационные свойства – жаропрочность, коррозионную стойкость, износостойкость и т.д. Например, марганец повышает износостойкость, хром – жаростойкость и коррозионную стойкость и т.д.
Литейные стали имеют пониженную жидкотекучесть, высокую усадку (до 2,5%), склонны к образованию трещин. Для их плавки, как правило, используют дуговые и индукционные печи.
.
Стальные отливки получают массой от нескольких граммов до нескольких десятков тонн с толщиной стенки 0,8…300 мм.
Рис.32. Изготовление стальных отливок
Рис. 33. Отливка стальная
Изготовление отливок из алюминиевых сплавов(рис.34). Литейные алюминиевые сплавы (силумины) отличаются высокой жидкотекучестью, малой усадкой (0,8…1,1%), не склонны к образованию горячих и холодных трещин, потому что они по химическому составу близки к эвтектическим сплавам. Большинство остальных алюминиевых сплавов имеют низкую жидкотекучесть, повышенную усадку, склонны к образованию трещин, в расплавленном состоянии хорошо поглощают водород.
Заливка литейных форм расплавленным металлом проводится при температуре 700…750оС.
Отливки из алюминиевых сплавов широко используются в авиационной и ракетной технике, автомобильной, приборостроительной, машиностроительной, судостроительной и электротехнической промышленности.
Изготовление отливок из магниевых сплавов(рис.35). Магниевые сплавы имеют высокие предел прочности(150…350 МПа), относительное удлинение (3..9%) и твёрдость (30..70 НВ), но они имеют низкие литейные свойства (пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку, склонны к образованию трещин) главным образом из-за большого интервала кристаллизации. Эти сплавы склонны к самовозгоранию при плавке и заливке форм.
Во избежание загорания плавку магниевых сплавов проводят под слоем универсальных флюсов из хлористых и фтористых солей щелочных и щёлочноземельных металлов или в среде защитных газов.
Отливки из магниевых сплавов изготовляют преимущественно литьём в песчаные формы и, кроме того, в кокиль, литьём под давлением и другими способами.
Из магниевых сплавов изготовляют корпуса насосов, деталей арматуры, бензомасляную аппаратуру, корпуса приборов и инструментов, корпуса тормозных барабанов, колёс и т.п.
Изготовление отливок из медных сплавов(рис.36). Медные сплавы (бронзы и латуни) имеют высокие предел прочности (196…705 МПа), относительное удлинение (3…20%), коррозионные и антифрикционные свойства. Многие медные сплавы хорошо противостоят разрушению в условиях кавитации (кавитация – образования пузырьков в движущейся жидкости).
Оловянные бронзы (Бр05Ц5С5) имеют хорошую жидкотекучесть, достаточно высокую усадку (1,4…1,6%). Эти бронзы затвердевают в большом интервале кристаллизации (150…200оС), что обуславливает образования в отливках рассеянной пористости. Безоловянные бронзы (БрА9Ж3Л) обладают высокой жидкотекучестью и усадкой (1,6…2,4%), затвердевают в малом интервале кристаллизации, что приводит к образованию в отливках сосредоточенных усадочных раковин.
Латуни имеют удовлетворительную жидкотекучесть, высокую усадку (1,6…2,2%), затвердевают в интервале кристаллизации 30…70оС, что обуславливает образования усадочных раковин и пористости. Все медные сплавы склонны к образованию трещин.
При плавке на воздухе медь окисляется с образованием оксида меди. Для предохранения от окисления и поглощения водорода плавку ведут под слоем древесного угля.
Отливки из медных сплавов преимущественно (80%) изготовляют литьём в песчаные формы и в оболочковые.
Из оловянных бронз изготовляют арматуру, шестерни, подшипники, втулки и др. Безоловянные используют как заменители оловянных. Их применяют для изготовления гребных винтов крупных судов, тяжелонагруженных шестерён и зубчатых колёс, корпусов насосов, арматуру для морской воды, детали химической и пищевой промышленности.
Латуни используют для изготовления различной арматуры для морского судостроения, работающей при температуре 300оС, втулки и сепараторы подшипников, червячные винты и др.
Рис. 34. Отливки из алюминиевых сплавов
Рис. 35. Отливки из магниевых сплавов
Рис. 36. Цех для изготовления точных отливок из цветных сплавов