5. Властивості металів I сплавів.

У ливарному виробництві практично справу приходиться мати тільки зі сплавами. Широко застосовувані для виготовлення відливок сплави поділяються на чорні і кольорові. До чорних відносяться сірий і ковкий чавун, а також сталі, основним компонентом яких є залізо, а до кольорових— сплави на основі міді (бронзи і латуні), алюмінію, магнію й інших металів (табл.2.1).

Таблиця 2.1.

Властивості ливарних сплавів

Сплави	Фізичні й технологічні властивості			Механічні властивості
	густина, т/м3	усадка, %	температура плавлення, °С	межа міцності, кгс/мм2		відносне подовження, %	твердість по Бринеллю НВ
				при розриві	при згину
Сірий чавун	7,15	1,0	1150—1260	12-44	28-64	1,5—3,0	143—289
Ковкий чавун	7,25	1,5	1150—1350	30—63	—	2—12	163—269
Сталь лита вуглецева	7,80	2,0	1420—1520	40—60	—	10—24	109—199
Бронза	8,60	1,5	1000-1150	6—60	—	5—30	14—250
Латунь	8,60	1.5	900—950	20—65	—	6—20	40—150
Алюмінієві сплави	2,55—2,83	1,0	580-630	12-25	—	1—9	40—100
Магнієві сплави	1,8—1,83	1,2	600—650	10—30	—	1-6	30-75

Поряд з фізичними (щільність, теплопровідність, температура плавлення й ін ), механічними (міцність, твердість, пластичність і ін ) ливарні сплави повинні також володіти визначеними технологічними властивостями, основними з який є рідкотекучість, усадка, схильність до ліквації і поглинання газів.

Рідкотекучість – здатність розплаву цілком заповнювати будь-які контури порожнини форми. При недостатній рідкотекучості розплав заповнює форму частково, відливка виходить з недоливом і бракується. Рідкотекучість насамперед залежить від хімічного складу сплаву (табл 2.2.), тобто від того, які й у якій кількості елементи входять у сплав. Відомо, що фосфор поліпшує, а сірка погіршує рідкотекучість сірого чавуна.

Таблиця 2.2.

Рідкотекучість ливарних сплавів

Степінь рідкотекучості	Ливарні сплави
Висока	Сплави алюмінію з кремнієм, бронзи, кремнієва латунь, сірий чавун, цинкові і олов’яні сплави
Середня	Вуглецеві і низьколеговані сталі, білий чавун, латуні (крім кремнієвої), сплави алю­мінію з міддю і магнієм
Понижена	Магнієві сплави

Рідкотекучість олов’янистої бронзи зростає при збільшенні в ній вмісту олова, цинку і фосфору. Крім того, на рідкотекучість впливає температура перегріву розплаву при плавці: чим вона вище, тим більше рідкотекучість розплаву, тобто тим більше тонкостінну відливку з нього можна одержати. Величина рідкотекучесті визначається по технологічній пробі— довжині заповненій розплавом порожнини контрольної ливарної форми. При литті із сірого чавуна застосовують технологічну пробу у виді спіралі, канал якої має трапецієподібну форму постійного перетину (мал. 2.1.).

Товщина стінок відливок, мм	Найменша рідкотекучість, мм
3—6 6—15 16—25 Понад 25	500—700 400—500 300—500 200—300

У залежності від товщини стінок відливок рідкотекучість сірого чавуна по спіральній пробі повинна бути не нижче:

Усадка — зменшення ливарних розмірів і об’єму відливок при охолодженні; вона визначається здатністю тіл розширюватися при нагріванні і стискуватися при охолодженні. Для зручності усадку відливок виражають у відсотках стосовно первісних розмірів порожнини форми (лінійна усадка). Величина усадки відливок (див. табл.2.1.) залежить від хімічного складу сплаву, від їхньої конфігурації й інших факторів. Виготовляти різностінні відливки зі сплавів, які мають підвищену усадку, важко, тому що, крім зміни розмірів і об’єму, у відливках, які мають різну товщину стінок і масивні місця, утворяться усадочні раковини, а також великі внутрішні напруження, що викликає їх коробленя або навіть руйнування – утворення тріщин.

Усадочні раковини утворяться в результаті об'ємної усадки розплаву при безупинному охолодженні відливок. Швидше всього охолоджуються зовнішні шари відливки, які стикаються зі стінками форми; усередині ж зовнішньої затверділої кірки сплав протягом деякого часу залишається рідким. При подальшому охолодженні тверда зовнішня кірка і розплав зменшуються в розмірах, але при різній величині усадки. Тому що температура розплаву вище, ніж температура кірки, то він зменшується в об’ємі в більшому ступені, завдяки чому до кінця затвердіння у внутрішній частині відливки утвориться порожнина невизначеної форми, яку називають усадочною раковиною. Для попередження утворення усадочних раковин у ливарній формі передбачають додатки, які є резервуарами розплаву для живлення відливок під час їхнього охолодження.

Внутрішні н а п р у ж е н и я є наслідком нерівномірного охолодження відливок і гальмування усадки. Звичайно вони утворяться у фасонних відливках з різною товщиною стінок. У процесі затвердіння температура відливки не скрізь однакова: усередині й у більш масивних місцях вона вище, ніж зовні або в тонких перетинах. При різних температурах усадка в окремих місцях відливки різна по величині (чим гарячіше яка-небудь частина відливки, тим більшу усадку вона повинна дати до моменту остаточного охолодження), тому що частини однієї і тої ж відливки не можуть стискуватися незалежно, тому вони заважають один одному робити вільну усадку. Таким чином, у відливки виникають внутрішні напруження, які можуть деформувати відливку, а іноді і викликати в ній утворення тріщин. Внутрішні напруження і тріщини можуть також виникати через опір усадки твердіючого розплаву з боку форми і стержнів. Щоб попередити утворення внутрішніх напружень і тріщин, необхідно створювати конструкції деталей машин з рівномірною товщиною стінок і плавних переходів, усувати перешкоди усадці сплаву з боку форми і стержнів шляхом підвищення їхньої піддатливості.

Ліквація – властивість розплавів утворювати при кристалізації й охолодженні відливку з неоднорідним хімічним складом. Це порозумівається тим, що розплав у формі охолоджується неодночасно по всьому перетині: тонка щільна кірка з малим вмістом домішок утвориться на початку біля стінок форми, а легкоплавкі домішки (фосфор і сірка) виявляються в середині відливки, там, де сплав застигає в останню чергу.

Вміст газів у сплавах. Ливарні розплави мають здатність поглинати гази: водень, азот, кисень і ін. Останні попадають у розплав з навколишнього середовища, з вологи й окислів (іржа), вихідних шихтових металів, палива й ін. Ступінь розчинності газів залежить від стану сплаву: з підвищенням температури твердого сплаву вона збільшується вкрай незначно, трохи зростає при плавленні й особливо різко підвищується при перегріві розплаву до температур, які перевищують температуру плавлення.

Під час заливання форми розплави завжди містять ту чи іншу кількість газів, а їхнє виділення знаходиться в прямій залежності від ступеня збільшення в'язкості розплаву, який прохолоджується, і властивостей ливарної форми (її матеріалу, газопроникності формувальних сумішей, наявності або відсутності газовідвідних каналів у стержнях і ін.). При затвердінні розплаву, коли виділяється найбільша кількість поглинених газів (унаслідок зменшення розчинності) створюються умови для утворення у відливках газових раковин.

Висновок. Аналізуючи зазначені властивості ливарних сплавів, варто мати на увазі можливість їхнього поліпшення шляхом металургійних і термічних методів обробки.

Контрольні питання

1. З яких сплавів можна одержувати фасонні виливки?

2. Перелічіть основні технологічні властивості ливарних сплавів, дайте їхню порівняльну характеристику.

3. Укажіть марки, властивості й область застосування сірого, високоміцного і ковкого чавунів.

4. Укажіть марки, властивості й область застосування ливарних вуглецевих і легованих сталей.

5. Перелічите сплави кольорових металів, застосовувані для одержання фасонних відливок; укажіть їхні специфічні властивості й область застосування

6. Укажіть специфічні властивості ливарних титанових сплавів і область їхнього застосування.

ТЕМА: Загальні відомості про проектування i виготовлення мо­дельних комплектів.

МЕТА:

- дидактична ознайомитись з технологічним процесом виготовлення модельних комплектів, обладнанням та пристроями

- виховна розвивати інтерес до майбутньої професії, прививати культуру технічного мовлення і мислення.

1. Модельний комплект, його склад, класифікація та вимоги.

2. Особливості конструювання модельних комплектів.

3. Технологічний процес виготовлення модельних комплектів з різних матеріалів

4. Обладнання та інструменти.

Література:

1. Емельянова А. П. Технология литейной формы. - М.: Машиностроение, 1986. 224 с.

2. Титов Н. Д., Степанов Ю. А. Технология литейного производства. - М: Машиностроение. 1985. 400 с.

4. Могилев В. К., Лев О. И. Справочник литейщика. - М.: Машиностроение. 1988. 272 с.