Физические основы производства отливок

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литейным производством называется технологический процесс изготовления изделий путем заливки расплавленного металла в форму, где он затвердевает. Полученное изделие называется отливкой, которая может быть готовой деталью или заготовки для последующей механической обработки.

Литые изделия широко применяются в машиностроении. Примерно 50% всех деталей машиностроения получают методом литья. Они могут быть простой и очень сложной формы и весом от нескольких граммов до нескольких сот тонн.

Современными способами литья является литье в песчаные, оболочковые и металлические формы, по выплавляемым моделям, под давлением, центробежное и др. Выбор того или другого способа литья зависит от формы, размеров получае­мых отливок, от их количества, свойств, точности и чистоты по­верхности и других факторов.

Процесс образования отливки является общим для всех способов литья. После заливки расплавленного металла в форму он охлаждается и затвердевает с образованием кристаллической структуре. Процессы кристаллизации при формировании отливки аналогичны образованию стального слитка в изложнице.

Зародышами кристаллизации являются примеси и комплексы кристаллических решеток. Кристаллизация начинается около поверхности формы и продолжается по направлению теплоотвода (во внутрь отливки). Скорость затвердевания по сечению отливки неравномер­на. Максимальная скорость у поверхности, где и формируется на­иболее мелкозернистая структура отливки, а, следовательно, эта часть имеет повышенные механические свойства.

При неправильно выбранной конструкции возможно снижение механических свойств отливки из-за неудачно расположенных кристаллов. Например, в местах стыке столбчатых кристаллов, рас­тущих от резных поверхностей, металл имеет пониженные свойства.

Процесс формирования отливки сопровождается усадкой с образованием усадочной раковины. При этом следует учитывать, что усадочная раковина наиболее загрязненная часть отливки.

При затвердевании и охлаждений отливки растворимость газов в металле уменьшается и в результате их выделения в те­ле отливки образуются газовые раковины и поры. Кроме того, возникающие внутренние напряжения в результате ускоренного охлаждения, могут приводить к короблению отливки и появлению трещин.

Основными литейными свойствами сплавов являются жидкотекучесть, усадка, ликвация.

Жидкотекучестью называется способность расплавлен­ного металла заполнять и точно воспроизводить рельеф литейной формы. При плохой жидкотекучести образуется недолив, особенно в местах тонких стенок. Минимальная толщина стенок отливок, обеспечивающая качественную заливку металла (хорошую жидкотекучесть) составляет для чугуна 2,5-6,0 мм, для стали 4-7 мм, бронзы 2-4мм.

Усадкой называют свойство металла при затвердевании и охлаждении уменьшаться в объеме и линейных размерах. Для серого чугуна усадка составляет 1,0%, для стали 2,0%, цветных метал­лов 1,5%.

Линейная усадка вызывает коробление, напряжение, трещины. Объемная усадка приводит к образованию усадочных ра­ковин и рыхлости. При конструировании отливок необходимо учиты­вать влияние усадки. Предусматривать в отливках галтели, плав­ные переходы, ребре жесткости, прибыли и т.д.

Ликвация - это неоднородность химического состава в различных частях отливки. На ликвацию влияет химсостав сплава, скорость охлаждения отливки. В крупных отливках охлаждения сплава медленное и ликвация развивается больше, чем в тонкостенных.

При конструировании отливок и разработке технологического процесса необходимо учитывать вли­яние ликвации - обеспечивать равномерность стенок и направление затвердевания снизу-вверх, при этом ликвирующие при­меси будут скапливаться в прибыли, а не в теле отливки.

Дата добавления: 2014-01-07