Лабораторно - практическая работа № 1
ЛИТЬЕ МЕТАЛЛОВ
Цель работы: ознакомление студентов с физическими основами литейного производства: технологическими требованиями и техническими приемами при изготовлении литьем изделий из металлов.
В процессе выполнения настоящей работы студенты должны ознакомиться:
- с нагревательными приборами;
- с методами изготовления литейных форм;
- с методикой назначения температуры нагрева металла перед литьем;
- с оборудованием и инструментом литейного производства;
- с технологией и основными операциями изготовления металлических изделий литьем.
Сущность процесса литья металлов
Литейное производство является первой ступенью по получению заготовок, полуфабрикатов или готовых изделий. Задачей литейного производства является изготовление изделий любой массы, разнообразных по форме и размерам ( в том числе с внутренними полостями) из металлов и сплавов, обладающих жидкотекучестью.
Сущность литья металлов заключается в заливке расплава в специально подготовленную форму, полость которой имеет требуемую конфигурацию отливки; затвердевший и охлажденный сплав сохраняет конфигурацию этой полости.
Литейное производство является довольно недорогим способом изготовления изделий из металлов и сплавов. Доля литых деталей в большинстве изготавливаемых машин составляет в среднем 40...50%, а по стоимости изготовления их - 10...15%. Применение рациональных по форме и размерам отливок - литейных заготовок и полуфабрикатов позволяет сократить потери металла в общем объеме почти в 2 - 3 раза за счет уменьшения припусков на механическую обработку.
Структура металла в отливках
Металл в отливках имеет резко выраженную неоднородность по структуре и химическому составу, что объясняется сложностью процесса охлаждения отливки.
Вследствие усадки в частях отливки, в которых застывание металла происходит позднее других частей ( в верхней части, середине отливок, утолщениях и т.д.) образуются усадочные раковины. Для уменьшения влияния усадочных раковин на эксплуатационные характеристики изделия иногда специально делают в верхней части т.н. прибыль, в котором эти раковины и локализуются, прибыль впоследствии отрезается от изделия.
Из-за разных скоростей охлаждения наблюдается и неоднородность по структуре зерен. Наружная поверхность мелкозернистая, затем идет слой более крупных, вытянутых в сторону от поверхности зерен, в более глубоких слоях наблюдаются полигональные крупные зерна.
Также имеется химическая неоднородность, которая проявляется в виде дендритной или зональной ликвации. При дендритной ликвации сначала образуются более-менее чистые в химическом отношении кристаллы, которые прирастают друг к другу в древовидные образования, области вокруг которых содержат больше примесей. При зональной ликвации самыми насыщенными примесями оказываются участки, в которых кристаллизация идет в последнюю очередь ( в верхней части и середине), причем эта ликвация проявляется ярче в крупных отливках. Так при среднем содержании углерода в 0,33% в стальных слитках 2 тонны весом содержания С по разным участкам колеблется в интервале 0,31...0,40%, а в слитках 172 тонны - в интервале 0,19...0,55%.
Таким образом из крупной стальной литой заготовки можно вырезать куски с самым различным содержанием углерода и других примесей - с поверхности более чистое железо, из середины высокоуглеродистую сталь. Большое различие будет соответственно и в механических свойствах металла.