1.Направления развития литейного и его преимущества. Факторы, влияющие на конфигурацию отливок.

Литьё самый распространённый метод получения заготовок.

Преимущества способа:

1.Наибольший КИМ и КПД (коэффициент использования материала), КИМ=0,7…0,8;

,

где – коэффициент весовой точности;

– коэффициент выхода годного.

2.Изготовление отливок с неограниченными габаритами и массой с минимальным припуском на обработку;

3.Получение заготовок и сплавов, неподдающихся деформации и труднообрабатываемых резаньем;

4.Дешевизна метода.

В общем, в металлообрабатывающей промышленности 70% заготовок по массе получаются литьём, а в станкостроительном производстве – 90% заготовок.

Задачи литейного производства: изготовление из металлов и сплавов отливок, имеющих разнообразное очертание, предназначенное для различных целей.

Развитие идет по 2-ум основным направлениям:

1.Совершенствование технологий и механизация проектирования заготовок;

2.Изыскание новых литейных сплавов и новых металлургических процессов.

Масса отливки: от нескольких граммов – до нескольких сотен тонн.

На конфигурацию отливки влияют следующие факторы:

1.Возможность изготовления оснастки и форм для её изготовления;

2.Минимальная толщина стенки, которая способна заполнить расплавленный металл;

3.Экономическая целесообразность, расчёты, которые позволяют сравнивать стоимость изготовления и условия эксплуатации отливки полученным другим способом.

2.Основные литейные свойства материалов для изготовления отливок.

Литейные свойства – технологичные свойства сплавов, которые непосредственно влияют на получения отливок заданной конфигурации, необходимые эксплутационные показатели.

Значение литейных свойств учитывается в следующих случаях:

1.При выборе сплава необходимо выбирать такие сплавы, которые обеспечивают наиболее благоприятное сочетание литейных и рабочих свойств;

2.При проектировании отливки необходимо учитывать надёжность и долговечность деталей, которые зависят от литейных свойств сплавов;

3.При разработке техпроцесса изготовления деталей всегда предпочтение отдают сплавам с более высокими литейными свойствами.

Основные литейные свойства:

I.Жидкотекучесть – способность сплавов в жидком состоянии заполнять формы и точно воспроизводить в отливки её очертание. Природа жидкости сложна, но имеет 3 группы факторов:

а) факторы, связанные со строением и свойствами металлов в жидком состоянии (вязкость, теплоёмкость);

б) факторы, определяемые условиями заливки и подвода жидких металлов в формы;

в) факторы, определяемые способом получения отливки (при литье под давлением жидкотекучесть повышается, в выплавляемые формы, центробежное литье).

Виды жидкости:

1.Истинная (на постоянном перегреве);

2.Нулевая (между линиями солидуса и ликвидуса);

3.Практическая (при постоянной температуре заливки);

4.Условно-истинная.

II.Склонность к поглощению газов – способность литейных сплавов поглощать газы, являющиеся вредными примесями, что приводит к пористости (очень вредно).

Абсорбция – поглощение всем материалом.

Адсорбция – поглощение определенной поверхностью.

Хемосорбция – поглощение поверхности с образованием химического соединения.

Это вредное свойство, т.к. приводит к дефектам отливки, брак по газовой пористости.

Газообразующие элементы в литейном сплаве могут присутствовать в следующем виде:

– газовые включения;

– твёрдые химические соединения;

– жидкие и твёрдые растворы;

– тонкие слои адсорбированных на поверхности металлов.

В значительной степени на образование пористости влияет материал формы. Чем выше газопроницаемость, тем меньше дефектов в отливке. Скорость растворения газов в сплавах зависит от их агрегатного состояния, структуры, характера движения жидкого металла (турбулентное или ламинарное).

Получение отливок без раковин и пористости – одна из основных задач литейного производства.

Для уменьшения содержания газов в отливки и предупреждения образования газовых раковин применяют следующие меры:

1.Дигозация исходных шихтовых материалов (сушка, вакуумированые заправки);

2.Дигозация жидкого металла перед заливкой (фильтрация, вибрация, перемешивание);

3.Предупреждения выделения газов из растворов в процессе кристаллизации металлов в форме.

III.Усадка – свойства сплавом уменьшаться в объёме по мере затвердевания сплава.

Зависит от химического состава, материала формы, конструкций отливки, массы изделия.

Чем больше усадка, тем больше вероятность получения дефектов в отливке (пор, раковин, горячих и холодных трещин, внутренних напряжений). Склонность сплавов к усадке всегда учитывается на стадии проектирования и литья, чем больше усадка, тем жёще требования к толщине стенок, сопряжению элементов отливок. Кокили имеют низкую податливость, что приводит к лишним нагрузкам. Для предотвращения в отливке трещин не допускать выступающих частей, что затрудняет процесс усадки. Склонность расплава к усадке игнорировать нельзя. Чем больше усадка, тем больше наличие тепловых узлов и повышаются требования к конструкции детали.

Отливки из сплавов с большой усадкой не следует изготавливать в металлические формы, кокиль имеет низкую податливость, что приводит к короблению.

Усадки:

– Чугун – 1%;

– Цветные металлы – 1 - 1,5%;

– Сталь 2%.

IV.Ликвация – неоднородность сплава по химическому составу. Сплавы кристаллизуются ни при одной температуре, а в некотором интервале. При этом состав кристаллов, образуется в начале затвердевания, может существенно отличаться от кристаллизующего раствора. Чем шире интервал температуры, тем больше ликвация. Склонны к ней те компоненты, которые наиболее влияют на интервал температур (S, P, O₂, C).

Различают два вида ликвации:

1.Дендридная – внутри кристаллов.

2.Зональная – когда разные части отливки имеют различный химический состав, она опаснее, т.к. ее нельзя устранить термической обработкой. Характерным является то, что нагруженные части стенки ликвируют меньше, а массивные больше. Наиболее сильно ликвируют сплавы, компоненты которых не растворены друг в друге, не образуют ни химического соединения, ни эвтектических смесей (оловянный припой).

Сильно ликвируют сплавы, компоненты которых не растворимы друг в друге, не образуют соединений, эвтектических смесей. Бронзы нельзя получить методом центробежного литья.

V.Способность сплава поглощать неметаллические включения.

Способность расплава поглощать неметаллические включения, которые в затвердевших материалах нарушают сплошность и однородность структуры, являются концентраторами напряжений.

Источники неметаллических включений:

1.За счет особенностей технологического процесса приготовления сплава и его последовательной кристаллизации.

2.За счет химических реакций, происходящих в результате удаления нежелательных примесей.

3.Частицы литниковой системы шлаков и футировки печей.

Основные способы удаления неметаллических включений:

1.Продувка и нейтрализация соответствующими газами;

2.Фильтрация расплава.

Без учета литейных свойств сплава получить отливку без дефектов невозможно. Следует отдавать предпочтение литейным сплавам с лучшими литейными свойствами.