1. Номер і назва роботи, її мета.

2. Короткі теоретичні відомості.

3. Рис.32.2 (виконується в зменшеному масштабі у тексті).

4. Табл.1 та необхідні розрахунки.

5. Креслення відливка з додатком (накреслити на аркуші паперу формату а4 відповідно до вказівок у розділі "Порядок виконання роботи").

6. Висновки.

Контрольнізапитання

1. Назвітьосновніливарнівластивостіливарнихсплавів і дайте їмвизначення.

2. Поясніть, якіфакторивпливають на рідкотекучість.

3. Як виникаєліквація? Як їїусунути?

4. Пояснітьмеханізмвиникненняоб'ємної усадки.

5. Якідефективикликаєоб'ємна усадка? Як їхусунути?

Лабораторнаробота№ 33

ВИЗНАЧЕННЯЛІНІЙНОЇТАЛИВАРНОЇУСАДКИ

Мета роботи - вивчити вплив усадки на якість відливка, набути навичок визначення лінійної /вільної/ усадки сплавів і ливарної /ускладненої/ усадки відливків.

Короткітеоретичнівідомості

Лінійнаусадка - одназнайважливішихвластивостейсплаву-враховуєтьсяприпроектуваннітехнологічногопроцесулитва, оскількивіднеїзначноюміроюзалежитьрозмірнаточністьодержуванихвідливків.

Під часохолодженнялінійнірозміривідливкапочинаютьзмінюватисьзмоменту, колинаповерхніутвориласьдостатньоміцнатверда кіркаабокаркаскристалів, якіможутьпротидіятистатичномутиску металу. Длясплавів, якікристалізуютьсявінтервалітемператур, початоклінійноїусадкивідповідаєутворенню75-95%твердоїфази: длячистихметалівтемпературапочаткулінійноїусадкизбігаєтьсяз температуроюкристалізації.

Отже, лінійна /вільна/ усадка - цевластивістьметаліві сплавівзменшуватилінійнірозмірибеззовнішньогогальмування.

На практицівідноснувеличинулінійноїусадкисплавувизначаютьзазміноюрозміріввідливкаl_вдовгогостержняпорівнянозпервиннимирозмірамиформиl_ф, %:ε = [(l_ф -l_в)/l_ф]100.

Таблиця 33.1

Величина лінійноїусадкиливарнихсплавів,%

Сірийчавун 0, 6.. .1,3 Бронзаолов`яна 1,4.. .1,6 Білийчавун 1,6... 2,3 Бронзаалюмінієва 1,5... 2, 4 Сталь вуглецева 1,5... 2,0 Латунь 1,5... 2. 2 Сталь марганцевиста Силумін 1,0... 1,2 /10...14%Mn/ 2,5. ..3,8 Алюмінієвісплави. 1,0... 2,0 Сталь жаростійка 1,8. Магнієвісплави 1,1. ..1,9

Щоб одержативідливокзаданихрозмірів, розміримоделінеобхіднозбільшитинавеличинулінійноїусадкиданогосплаву. Дляцього модельниккористуєтьсяусадочнимметром, якийвідрізняєтьсявідзвичайного тим, щозначеннякожноїйогоподілкизбільшенона1або 2%відповіднодлячавуннихісталевихвідливків.

У деякихметалівісплавіввідбуваютьсяфазовіперетворення, наприкладучавуні - графітизація, усталі - виділеннягазівтощо. Ціперетвореннясприяютьзбільшеннюрозміріввідливка, якеназиваєтьсяпередусадочнимрозширенням. Останнєістотновпливаєнаусадку, особливовисоковуглецевихсплавів, коливнихвідбуваєтьсяграфітизація, атакожнаусадкубагатьохлегованихісередньо- тависоко­вуглецевихсталей.

Підчасвиготовленняскладнихзаконфігурацієювідливківусадцісплавівчинятьопірвнутрішністержнівиступаючічастиниформи /виступи, фланцітощо/. Кріммеханічногогальмуванняусадки, навідливкивпливаєтермічне, пов`язанезрізницеютемпературокремихчастинприохолодженні. Томудійснузмінурозміріввідливкахарактеризуютькоефіцієнтомливарної /ускладненої/, анелінійно: усадки. Величиниливарноїусадкиможутьбутинеоднаковимиурізнихнапрямах, навітьумежаходноговідливка.

Ливарною усадкоюназиваютьвідноснузмінурозміріввідливкав процесікристалізаціїтаостиганняйогоуформі; визначаютьїї за формулою, % :

ε_л = [(l_мод-l_в)/l_мод]100.

Внутрішнінапруженняувідливках.

П

Рис.33.1

іслязатвердінняікристалізації, атакожостиганняметалув ливарнійформідонормальноїтемпературивнаслідокусадкивиникаютьвнутрішнінапруження, якіможутьпризвестидокороблення. відливків, ашколи - ідо утвореннявнихгарячихтахолоднихтріщин. Звичайнорозрізняютьвнутрішнінапруженнятрьохвидів: механічні, термічнітафазові. Механічні(усадочні)напруженнязумовленігальмуванням усадкиформоютастержнем; вониеоднієюз основнихпричинутворення тріщинувідливках. Підчасусадкивідливоктиснесвоїмивиступаючимичастинаминастерженьабоформу(рис.33.1, а). Водночасформа перешкоджаєусадці, щоспричинюєнапруженняувідливку. Величинацих напруженьзалежитьвідпіддатливостіформиістержнів. Чимвищапіддатливістьформихстержня, тимнижчінапруженняувідливкуіймовірністьутвореннявньомутріщин. Якщонапруження, яківиникають, перевищуютьмежуміцностісплаву, тоувідливкуутворюєтьсятріщина (вгарячомустаніміцністьсплавунижча, ніжуразінормальнихтемператур). Якщосплаввідливкамаєдостатнюміцністьіпластичністьта здатнийпротидіятинапруженням, яківиникають, токонфігурація, відливкаспотворюється, вінвикривлюєтьсятакоробиться.

Г

Рис.33.2

арячітріщинивиникаютьувідливкахпривисоких температурах,холодні - при низьких. Частотріщиниви­никаютьнавідрізкузуповільненоюшвидкістюохолод­ження, в "гарячих" місцях (рис.33.1, б). Так, відливок, зображенийнарис.8, б, під часусадкидеформуватиметьсязарахунок "гарячого" вузлаБ, температураякого вища. Цейперерізвідливка найнебезпечніший. Чимдовшийвідливок, тимбільшаймовірністьутвореннятріщин. Гарячітріщинитакожвиникаютьустовщенняхвідливка, вмісцяхпереходувідтовстогоперерізудотонкого.

Щоб запобігтипоявігарячихтріщинувідливках, необхідновиплавлятисплавсуворозаданогохімічногоскладу; приконструюваннівідливківробитигладкіпереходивідмасивнихперерізівдотонких; забезпечуватирівномірнеохолодженнямасивнихітонкихперерізіввідливківхалодильниками; застосовуватиливниково-живильнісистеми, які даютьзмогууникнутимісцёвихперегрівів, хибні /усадочні/ ребра, де утворюютьсягарячітріщини, післячогоїхвидаляють. Формувальнуі стержньову сумішіроблятьпіддатливими, щобформаі стержень менше перешкоджалиусадціметалу. Піддатливістьзбільшуєтьсявіддодавання усуміштирси, атакожвідвикористанняштучнихсмолякзакріплювачів.Тирсавигоряєщепідчассушіннястержнівізарахунокпор, які утворюються, піддатливістьстержняпідвищується. Смолянізакріплювачівконтактізметаломдокінцякристалізаціїпоступововигоряють, і стержень знеміцнюється, чимпідвищуєсвоюпіддатливість.

Термічнівнутрішнінапруженнязумовленітермічнимгальмуванням усадкиі виникають черезрізницюшвидкостейохолодженняокремихчас­тинвідливка. Увідливкачавунноїмасивноїрами /рис.33.2/ тонкіребра тверднутьпершимиі чинять опірусадцімасивноїокантовки, якатвердне пізніше. Утонкихребрахвиникаютьнапруженнястиснення, ав окантовці - розтягу, щопризводитьдоутвореннятріщин. Внутрішні

напруженняможнаусунутиабопрактичнознятитермічноюобробкоювідливків,звичайновідпалюванням. Підчасвитримкиприпідвищенихтемпературахуметалівідбуваєтьсярелаксація.напруженьзарахунокпластичнихдеформацій, Режимтёрмічноїобробкипризначається залежновідскладусплаву: йогоздатностідотріщиноутворення, масиіконфігурації відливка, способу виготовлення.

Визначеннялінійної(вільної)усадки

Лінійну усадкувизначаютьзадопомогоюприладуІ.Ф. Большакова.

Рис.33.3

Наметалевомукор­пусі1приладу(рис.33.3) кріплятьіндикаторну головку 3 здискомциферблата 2. Цінаподілкишкали - 0,01 мм. Укорпусіприладу встановлюютьопоку 5 зформоюзразка 8 розміром 20x25x200 мм . Над опокою напружинах 4 розміщенарухомакареткаб, якуштокомз`єднуютьзгодноюіндикатора. Укаретціперпендику­лярнодоосіпробногозразказакріплюютьшпильку 7. Іншашпильказакріпленау_фіксатор.т 10. Нижнікінцішпильоквходитьупорожнинуформинаглибину15 мм. Відстаньміжцентрамишпильок200 ммустановлюютьзадопомогоюконтрольноїпланки 9.Передтим, якзняти контрольнупланкузішпильок, прилад приводитьувихіднийстан. Дляцьогоштокомкаретки, якийрегулюється, встановлюютьстрілкунанульшкали.Післяцьогозаливаютьметаліслідкуютьзарухомстрілкиіндикатора.

Відноснавеличиналінійноїусадки, % :ε = (Δl/200)100,

де - показиіндикаторапісляповного остиганнязразка.

Визначенняливарної /ускладненої/ усадки

Ливарнуусадкувідливківвизначаютьнаспеціальномузразку, мо­дельякогозображено. Умоделієотвори, відстаньміжцен­трамияких200 мм. Після "розштовхування" моделіпередїї видаленням черезціотвори задопомогоюметалевогокернанастінціформивиконуютьконуснізаглибини. Слідомзазаливанням, охолодженням, вибиваннямтаочи­щеннямвідливказадопомогоюштангенциркуля вимірюютьвідстаньміжцентрамивиступівна відливкуформ, мм. Величиналиварноїусадки,ε = [(200 – l_в)/200]100.

Рис.33.4

Устаткування, інструментиі матеріали

Плавильна піч; приладконструкціїІ.Ф.Большакова; моделі; опоки; вимірювальний, формувальнийі плавильно-заливальнийінструмент; секундомір; формувальнасуміш; сплавнаосновіалюмінію.

Порядок виконання роботи.

1. Виготовити форми для визначення лінійної та ливарної усадки за моделями.

2. Виплавити сплав заданого складу.

3. Залити форми металом і охолодити відливки разом з формами до кімнатної температури.

4. У процесі кристалізації і охолодження спостерігати за показами індикатора приладаБольшаковаі заносити до табл. 33.2 зміни розмірів з плином часу.

5. Видалити відливок і виміряти відстань між центрами виступів від накернювання.

6. Обчислити величини лінійної та ливарної і результати занести до табл.33.3.

7. Обчислити значення поточної лінійної усадки, занести їх до табл.33.2. і побудувати графік залежності ε від часуt.

Таблиця 33.2

Час t, c
Показання індикатора Δl,мм
Поточналинійна усадкаε,%

Таблиця33.3

Сплав	Температура заливання, ᵒС	Показання індикатора після повного остигання Δl,мм	Линійна усадка ε, %	Відстаньміж центрами виступів на відливкуlв,мм	Ливарна усадка, %

Контрольнізапитання

1. Дайте визначеннялінійнійусадці.

2. Дайте визначенняливарній (ускладненій) усадці.

3. Назвіть наслідки ливарної усадки. Як їх зменшити.