| |||||
МЕНЮ
| Литьё цветных металлов в металлические формы - кокилиp>Особенности изготовления отливок из различных сплавов Технологические 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
Литейные 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 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. 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. 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). Литниковые системы с подводом расплав, а сбоку через щелевой литник 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. 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 При литье мелких и средних отливок в кокиль площадь поперечного сечения стояка определяют по формуле [pic](3,0ч4,2)[pic], (2.3) где G — масса отливки, г; [pic] — плотность сплава, [pic] - скорость движения расплава в узком сечении стояка, см/с. Скорость [pic] определяют по формуле [pic], где расчетный напор,
определяют по известным формулам [4]; [pic] — коэффициент расхода,
принимают [4]: [pic] = 0,65ч0,76 для нижнего подвода; [pic] ==0,7ч0,8 для
ярусной системы; [pic] = 0,56ч0,67 для комбинированного способа подвода. Определив по формуле (2.3) [pic], 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. Технологические режимы литья назначают в зависимости от свойств
сплава, конфигурации отливки и предъявляемых к ней требований. Температуру нагрева кокиля перед заливкой прини-мают, руководствуясь
данными табл. 2.4. Продолжительность выдержки отливки в кокиле назначают с учетом ее
размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры 650 К. Отливки из магниевых сплавов Литейные 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. Наибольшее применение для литья в кокиль нашли сплавы МЛ5 (системы Mg 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= Размеры элементов литниковых систем определяют, пользуясь формулами. 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 сплавов Литейные свойства. Литьем в кокиль изготовляют отливки из латуней,
бронз, а также чистой меди. 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. 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. 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 Температуру нагрева кокиля перед заливкой назначают поданным табл. 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 сплавов Отливки из алюминиевых, магниевых, медных сплавов контролируют
дважды: до отрезки литников и прибылей (предварительный контроль) и после. Дефекты отливок из цветных сплавов и меры их предупреждения Общие 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 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.
Рис. 2.4. Кокиль с горизонтальным . разъемом Рис. 2.3. Кокиль вытряхной: А-А Рис. 2.5. Кокиль со сложным разъемом
Рис. 2.8. Металлические стержни: Рис. 2.9. Вентиляционная система кокиля Б-Б Рис. 2.10. Кокиль с расчленением стенки: а — поперечным; б — продольным; в — вставка в кокиль; 1 — вставки; 2 — корпус Рис. 2.11. Зависимость температуры кокиля от темпа работы Рис. 2.12. Зависимость стойкости k кокиля от темпа ра.боты m Рис. 2.13. Схема распределения температур в системе отливка—кокиль Рис. 2.14. Измерение толщины краски или облицовки на кокиле
Рис. 2..16. Литниковые системы для медных сплавов
|
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|