Литейные свойства сплава

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

ЮРГИНСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ)

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

Направление (специальность)  - оборудование и технология сварочного производства

Кафедра - сварочного производства

Реферат

«Литейные свойства сплава»

Выполнил

Студент гр. №В-10680                 _______________                  Д. В. Одинцов

            (подпись, дата)

Руководитель

ст. преподаватель                        _______________                      С. А. Чернова

         (подпись,  дата)

Юрга 2013

 

Содержание

 

Введение

Поставленные задачи должны решать высококвалифицированные инженерные кадры машиностроителей, в деятельности которых применение на практике технологических наук имеет очень большое значение. Создавая конструкции машин и приборов, инженер должен обеспечивать определенные их эксплуатационные технические характеристики и надежность работы, учитывать особенности технологических методов обработки и сборки, а также экономическую целесообразность изготовления конструкций. Для этого инженер широкого профиля должен обладать глубокими технологическими знаниями в области расчета и конструирования машин.

 

1 Литейные свойства сплава

При конструировании литой детали необходимо учитывать литейные свойства сплава: жидкотекучесть, усадку и склонность к ликвации.

1.1 Жидкотекучесть

Это способность сплава при заливке  воспроизводить рельеф полости формы. При недостаточной толщине стенок отливки или низкой жидкотекучести сплава форма заполняется им не полностью, деталь получается с «недоливом» и бракуется.

Жидкотекучесть сплава измеряют с  помощью особой технологической  пробы - спирали, имеющей трапециевидное поперечное сечение площадью 0,56 см². Модель спирали формуют в песчаной форме и заливают испытуемым сплавом. Чем больше жидкотекучесть сплава, тем длиннее участок спирали, заливаемый металлом.

Жидкотекучесть сплава зависит  от его физико-химических свойств  и температуры в момент заливки. Оловянная бронза, сплав алюминия и кремния (силумин) и чугун обладают хорошей жидко - текучестью. С повышением температуры заливаемого сплава жидкотекучесть увеличивается.

Рассчитывая при проектировании толщину  стенок отливки, обеспечивающую требуемую прочность и экономию металла, необходимо учитывать жидкотекучесть сплава при оптимальной температуре его заливки. Минимальные толщины x необрабатываемых стенок и габаритные размеры N отливки, обеспечивающие заполнение песчаной формы жидким металлом при нормальных условиях, даны на рисунке 1.1. Указанные толщины зависят от состава сплава и габаритных размеров N. Габаритные размеры отливки (в мм) [1].

 (1.1)

для коробчатых отливок

 (1.1)

где l — длина; b — ширина; h — высота.

Рисунок 1.1 Диаграмма для определения минимальных толщин стенок отливок из: 1 - стали; 2 - безоловянных медных сплавов; 3 - серого чугуна; 4 - оловянных медных сплавов; 5 - алюминиевых сплавов

1.2 Усадка

Это свойство сплава уменьшаться в  объеме и линейных размерах при затвердевании и охлаждении. Линейная и объемная усадки обычно выражаются в процентах. На величину усадки оказывают влияние химический состав и температура заливки сплава. С повышением температуры заливаемого сплава усадка отливки увеличивается.

Линейная усадка. Отливки из серого чугуна имеют в среднем линейную усадку, равную 1%, из стали - 2%, из большинства сплавов цветных металлов - 1,5%. С усадкой сплава связаны многие затруднения в производстве отливок. При затормаживании усадки (выступами формы, стержнями) в отливке возникают напряжения, вызывающие ее коробление, а иногда и образование трещин. Трещины могут быть горячими и холодными в зависимости от того, в какой период охлаждения они образовались. Горячие трещины появляются при температуре, близкой к температуре затвердевания сплавов, когда они имеют очень низкую прочность.

При затвердевании и последующем  охлаждении внешние, более остывшие слои отливки затрудняют усадку внутренних горячих слоев. В результате внутренние слои, находящиеся в пластическом состоянии, будут пластически растянуты, а наружные слои упруго сжаты, что приводит к образованию внутренних напряжений.

Если величина напряжений превысит величину предела прочности материала, то происходит разрушение и появляются трещины; если величина напряжений превышает лишь предел текучести, то возможно искривление отливки.

Трещины, возникающие в затвердевшей отливке в результате внутренних напряжений, называют холодными. Они образуются чаще всего в тонкостенных отливках сложной конфигурации и неравномерного сечения, изготовляемых из сплавов с большой линейной усадкой. При конструировании литой детали необходимо учитывать вредные последствия линейной усадки. В острых внутренних углах при затвердевании отливки образуется стык кристаллов, который при усадке создает узел концентрации напряжений. Поэтому при сопряжении стенок отливки под углом необходимо предусматривать галтели (закругления).

Для предупреждения образования трещин в отливке следует обеспечить свободную ее усадку в форме, не допускать  большого числа выступающих частей, затрудняющих усадку. В шкивах, маховиках  спицы выполняют под углом  к ободу (рисунок 1.2, а) или искривленными (рисунок 1.2, б); в последнем случае уменьшаются внутренние напряжения в спицах, так как они при затвердевании немного выпрямляются.

Рисунок 1.2 Изменение конструкции отливки для предупреждения образования в ней трещин: 1 — неправильная и 2 — правильная конструкции

Для уменьшения коробления отливок  необходимо предусматривать равномерное  охлаждение их по сечению. На рисунке 1.3, б - г показаны профили литого бруска с разной толщиной ребер и характер их коробления в результате термических напряжений при усадке отливки. Отливки, имеющие жесткую конструкцию (рисунок 1.3 а, д, е), не коробятся.

Рисунок 1.3 Влияние конструкции профиля бруска на характер его коробления (коробление отливки показано тонкой линией)

В резких переходах от толстой стенки к тонкой создаются усадочные напряжения, вследствие чего (рисунок 1.4, а - г) в отливке при затвердевании образуются трещины. Для предупреждения этого дефекта необходимо предусмотреть плавный переход от одной стенки к другой (рисунок 1.4, б). Плавный переход по длине L от толстой стенки А к тонкой а должен соответствовать соотношению с = 3· . Если разница толщин стенок (рисунок 1.4, в) соответствует соотношению с = 3· и а +2·с ≤ А, то h > 4·с; если с = 1,5· и а + 2·с ≤ а, то h > 8 с.

Для увеличения жесткости конструкции  литой детали и уменьшения склонности ее к образованию коробления отдельные  элементы детали выполняют с ребрами  жесткости (рисунок 1.4, г) [1].

Рисунок 1.4 Конструктивные меры для предупреждения образования в отливке трещин и ее коробления

 

 

Заключение

Предметом изучения курса «Технология  конструкционных материалов» являются современные рациональные и распространенные в промышленности, наиболее прогрессивные  технологические методы формообразования заготовок и деталей машин литьем, обработкой давлением, сваркой, механической обработкой резанием и другими методами. При этом студенты машиностроительных: специальностей получают общеинженерную технологическую подготовку, которая является фундаментом для специальной технологической подготовки, осуществляемой курсами «Технология механосборочного производства».

 

Список литературы

1. А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова, Л. Н. Бухаркин, Н. П. Дубинин, В. И. Каширцев, И. Г. Кременский, Э. JI. Макаров, Е. А. Попов. 10. А. Степанов. Технология конструкционных материалов. М., «Машиностроение», 1977 – 664 с.