Котрольная работа по "Материаловедению"

     Для отливок из оловянистой бронзы и латуни применяют различный подвод питателей (снизу, сверху и сбоку). Для алюминиевой бронзы подводят металл в нижнюю часть отливки с учетом сильной окисляемости и увеличенной усадки этого сплава. Практикуют также устройство зигзагообразного или ступенчатого стояка для более плавной заливки металла.

     Для улучшения питания на отливке устанавливают массивные прибыли и питающие выпоры, подвод металла осуществляют в массивную часть отливки.

     При плавке медных сплавов в металлическую шихту вводят техническую медь, лом красной меди, лом бронзы и латуни и отходы литейного производства (литники, прибыли и брак). Лом предварительно переплавляют и разливают на чушки. Этот металл в технике получил название вторичного металла. Для введения в сплав отдельных составляющих используют чистые металлы или лигатуры, а для раскисления сплавов применяют раскислители.

     Лигатурами называют сплавы металлов, у которых температура плавления ниже температуры плавления тугоплавких компонентов, которые необходимо ввести в данный сплав. В современной практике применяют преимущественно двойные или реже тройные лигатуры. Для примера приводим химический состав двойной лигатуры: 50% Сu и 50% Аl, имеющей температуру плавления 575—600°.

     Раскислители служат для восстановления окислов составляющих сплава. В качестве раскислителя для некоторых медных сплавов применяют фосфористую медь (90% Сu и 10% Р).

     Флюсы применяют для предохранения сплава от окисления и для отделения неметаллических примесей, попадающих в металл. Для предохранения латуни от окисления применяют флюсы, состоящие из таких материалов, как стекло, поваренная соль, гипс, плавиковый шпат, хлористый барий, бура и др.

     Плавильные печи. Для плавки медных сплавов применяют пламенные и электрические печи — дуговые и индукционные. На рис. 2 представлены схемы плавильных печей для плавки медных сплавов. Пламенные печи постепенно вытесняются электрическими, так как при плавке в электропечах происходит меньший угар металла.

     Рис. 2. Плавильные печи для плавки меди: а – дуговая электропечь; б – индукционная электропечь с сердечником.

     В дуговых электроплавильных печах (рис. 2, а) бронза расплавляется при помощи электрической дуги, возникающей между двумя графитовыми электродами 1 в рабочем пространстве печи. При расплавлении шихты печь покачивают, что способствует перемешиванию металла и ускорению плавки.

     Индукционная печь (рис. 2, б) с металлическим сердечником 1 может работать только при наличии кольца 2 из жидкого металла вокруг первичной катушки. Поэтому расплавленный металл выливают из печи неполностью. В оставшейся части жидкого металла индуктируется переменный ток, который превращается в тепловую энергию и расплавляет загружаемые в печь шихтовые материалы. Эти печи применяют при массовой выплавке латуни одной марки. Перемена марки сплава, выплавляемого в этих печах, затруднена.

     Процесс плавки медных сплавов. При плавке бронзы в разогретую печь забрасывают древесный уголь и загружают стружку бронзы или мелкие куски бронзовых отливок и меди, затем загружают крупную шихту и сверху снова мелкую. При плавке цветных металлов шихту надо загружать по возможности плотнее, чтобы предохранить металл от окисления. Сверху на шихтовые материалы забрасывают древесный уголь. После расплавления металл перемешивают и раскисляют фосфористой медью. Затем добавляют лигатуры. После их расплавления разливают металл в формы. Латунь плавится под слоем флюсов.

     Медные сплавы применяют для отливок, которые должны обладать некоторыми из следующих свойств: износоустойчивостью, стойкостью в атмосфере, кислотах и щелочах, в пресной или морской воде, при достаточно высоких механических свойствах.

     Из сплавов меди наиболее широко применяют бронзу (сплавы меди с другими металлами, но с небольшим количеством цинка или без него) и латуни (сплавы меди с большим количеством цинка и другими металлами). Необходимо отметить, что это деление в современной практике носит условный характер.

     Бронзы, применяемые в литейном производстве, разделяются на две группы: оловянистые машиностроительные и специальные машиностроительные безоловянистые.

     Так как олово является дефицитным и дорогостоящим металлом, на практике применяется много марок бронз, в которых олово частично или полностью заменено другими элементами: Zn, Pb, Р, Ni, Al, Si и пр.

     Для примера приведем обозначение по ГОСТу одной марки оловянистой бронзы: Бр. ОЦСН 3 — 7 — 5 — 1. Эта марка бронзы (Бр.) состоит из 3% олова (О), 7% цинка (Ц), 5% свинца (С), 1% никеля (Н), остальное медь. Применяются и другие марки бронз: Бр. ОЦ 10 — 2, Бр. ОФ 10 — 1 (где Ф — фосфор) и др. Фосфор и олово улучшают литейные и механические свойства и износостойкость. Свинец повышает антифрикционные свойства и облегчает обработку резанием. Цинк улучшает литейные свойства.

     Оловянистые бронзы имеют следующие механические свойства: предел прочности на растяжение 15 — 35 кГ/мм2, относительное удлинение 3 — 15%, твердость НВ 60 — 90. Эти бронзы применяют для изготовления арматуры, корпусов насосов, подшипников, зубчатых колес, втулок и др.

     Безоловянистые бронзы имеют следующие механические свойства: предел прочности на растяжение до 60 кГ/мм2, относительное удлинение до 20%, твердость НВ 80 — 250.

     Латуни, применяемые в машиностроении, подразделяются на простые и специальные. Простые латуни (сплав меди с цинком) для отливок применяются редко; они имеют максимальный предел прочности на растяжение 30 кГ/мм2 при содержании цинка 42%, а максимальное удлинение 30% при содержании в сплаве 52% цинка.

Список использованной литературы 

1. Гуляев  А.П. Металловедение. Учебник для  вузов. 6-е изд., перераб. и доп.  М.: Металлургия, 2006. – 544 с.

2. Кузьмин  Б.А., Абраменко Ю.Е. и др. Технология  металлов и конструкционные материалы:  Учебник для машиностроительных техникумов / Б.А. Кузьмин, Ю.Е. Абраменко, В.К. Ефремов и др.; Под ред. Б.А. Кузьмина. – М.: Машиностроение, 2003. – 351 с., ил.

3. Лахтин  Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных  вузов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение. 2001. – 493 с., ил.