Спекание заготовок проводится в электропечах сопротивления |
|||||
или индукционных печах, но чаще в вакуумной или |
|||||
восстановительной атмосфере, что способствует удалению оксидов. |
|||||
Температура спекания составляет 0,6 – 0,8 температуры плавления |
|||||
основного материала порошка. Время выдержки 30 – 90 мин. В |
|||||
С |
|
|
|
|
|
процессе спекания происходит увеличение площади контактов |
|||||
между отдельными частицами порошка вследствие восстановления |
|||||
оксидов, д ффуз |
, рекристаллизации. |
|
Прочность |
изделия |
|
повышается. |
|
|
|
|
|
пористость |
при |
спекании |
проявляют |
||
На большую |
активность |
||||
мелкод сперсные |
порошки неравноосной |
формы. |
Спеченные |
||
матер алы можно подвергать ковке, прокатке, штамповке при повышенных температурах. О ра отка давлением позволяет снизить
бматер алов и повысить их пластичность.
Усадка при спекании может проявляться в изменении размеров и объема, поэтому разл чают линейную и объемную усадку. Обычно
усадка в |
направлен |
прессования |
больше, чем в поперечном |
|
А |
||
направлении. Порошки с развитой поверхностью уплотняются при |
|||
спекании |
с наи ольшей скоростью, |
как обладающие большим |
|
запасом поверхностной энергии.
При увеличении плотности прессовок усадка при спекании
уменьшается.
порошковому, К – конструкционныйДматериал, остальные буквы и цифры – содержание легирующих элементов (указывается, как в обычных сталях).
Маркировка металлических порошков. Около 90% мирового производства приходится на железные порошки и порошки сплавов,
изготовленных на основе железа.
Буквы указывают: П – на принадлежность материала к
2. ОСНОВЫ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА
И
Общие сведения. Значение литейного производства исключительно велико. Литьем получают детали как простой, так и очень сложной формы (с внутренними полостями, ребрами и каналами), которые невозможно или очень трудно получить другими способами. Например, скульптурные композиции (рис. 2.1), станины крупных станков, прессов и прокатных станов, блоки цилиндров
19
двигателей внутреннего сгорания (рис. 2.2), пустотелые лопатки турбин, корпуса мостов автомобилей, корпусные детали насосов и др.
С |
|
бА |
|
Рис. 2.1. Скульптурная группа (цветное литье), храм Ват-Ян (Тайланд) |
|
|
Д |
а |
И |
б |
|
Рис. 2.2. Блоки цилиндров двигателей: а – четырехтактного; б – двухтактного
В тракторостроении и производстве дорожно-строительных машин масса литых деталей составляет около 60%.
2.1. Теоретические основы производства отливок
Сущность литейного производства состоит в получении фасонных металлических изделий – отливок (готовых деталей или заготовок, используемых для дальнейшей обработки) – путем
20
заливки расплавленного металла в специально подготовленную форму, называемую литейной формой, которая выполняется песчаной, керамической или металлической и может быть либо неподвижной, либо вращающейся.
Возможность получения тонкостенных, сложных по форме или Сбольших по размерам отливок без дефектов предопределяется свойствами жидких сплавов, наиболее важными из которых являются: ж дкотекучесть, усадка (линейная и объемная), склонность к образованию трещин, склонность к поглощению газов
и образован ю газовых раковин и пористости в отливках и др. Выбор сплава для получения тех или иных деталей является
сложной задачей, поскольку все требования в реальном производстве учесть довольно трудно. Но во всех случаях технологам необходимо
в первую очередь свойства сплавов.
К л тейным свойствам сплавов относятся [5, 6]: |
|
|||
учитывать |
|
|
|
|
1. Ж дкотекучесть – это способность металлов и сплавов течь |
||||
по каналам л тейной формы, заполнять ее полости и четко |
||||
воспроизводить контуры отливки. |
|
|
|
|
Жидкотекучесть литейных сплавов зависит от температурного |
||||
интервала кристаллизации, вязкости и поверхностного натяжения |
||||
расплава, температуры заливки и т. д. |
|
|
||
Чистые металлы и сплавы, затвердевающие при постоянной |
||||
температуре |
(эвтектические |
сплавы), |
обладают |
лучшей |
бА |
|
|||
жидкотекучестью по сравнению со сплавами, образующими твердые |
||||
растворы. |
Чем выше вязкость сплава, |
тем меньше его |
||
жидкотекучесть. Д 2. Усадка – свойство литейных сплавовИуменьшать объем при
затвердевании и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента заливки расплавленного металла в литейную форму вплоть до полного охлаждения отливки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах.
Линейная усадка – уменьшение линейных размеров отливки при ее охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды.
Объемная усадка – уменьшение объема сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Объемная усадка приблизительно равна утроенной линейной усадке.
21
На усадку влияют химический состав сплава, температура его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, конструкция отливки и литейной формы.
Усадку отливок уменьшает снижение температуры заливки |
|
расплавленного металла в форму. Увеличение скорости отвода |
|
С |
|
теплоты от залитого в форму сплава, напротив, приводит к |
|
возрастанию усадки отливки. |
|
При охлажден |
отливки происходит механическое и |
термическое торможение усадки. Механическое торможение
отливкивозникает вследств е трения между отливкой и формой. Термическое торможение обусловлено различными скоростями
охлажден я отдельных частей отливки. Сложные по конфигурации подвергаются совместному воздействию механического и
термическогобАторможения.
Усадка в отл вках проявляется в виде усадочных раковин, пористости, трещ н коро лений.
Усадочные раковины – сравнительно крупные полости, расположенные в тех местах отливки, которые затвердевают в последнюю очередь, то есть в верхних частях отливок (а иногда и внутри, если неправильно разработана технология). Усадочные раковины образуются вследствие того, что усадка расплава при переходе из жидкого состояния в твердое превышает усадку корки (затвердевшей части отливкиД). Сосредоточенные усадочные раковины характерны для отливок из чистых металлов, сплавов эвтектического состава и сплавов с узким интервалом кристаллизации.
Усадочная пористость – это скоплениеИмножества небольших усадочных раковин по границам зерен металла. Пористость характерна для сплавов, образующих твердые растворы и затвердевающих в широком интервале температур.
Получить отливки без усадочных раковин и пористости возможно за счет непрерывного подвода расплавленного металла в процессе кристаллизации вплоть до полного затвердевания. Для этого устанавливают прибыли – дополнительные резервы с расплавленным металлом. Также предупредить образование усадочных раковин и пористости позволяет установка в литейную форму наружных и внутренних холодильников, которые выравнивают скорость затвердевания в разных частях отливки.
22
3. Склонность к образованию трещин.
В отливках в результате неравномерного затвердевания тонких
и толстых частей и торможения усадки формой при охлаждении |
||
возникают внутренние напряжения. Эти напряжения тем выше, чем |
||
меньше податливость формы и стержней. Если величина внутренних |
||
С |
|
|
напряжений превзойдет предел прочности литейного сплава в |
||
данном участке отливки, то в теле ее образуются горячие или |
||
холодные трещ ны. Если литейный сплав имеет достаточную |
||
прочность |
пласт чность и способен противостоять действию |
|
предупреждения |
|
|
возникающ х напряжений, то искажается геометрическая форма |
||
отливки (возн |
кает коробление). |
|
Для |
|
о разования больших напряжений и |
трещин необход мо в литой детали предусматривать равномерную |
||
бА |
||
толщину стенок, плавные переходы и устранять элементы, |
||
затрудняющ |
усадку сплава, а также использовать литейные формы |
|
и стержни повышенной податливости.
4. Склонность к поглощению газов и образованию газовых раковин и пористости – это способность литейных сплавов в расплавленном состоянии растворять кислород, водород, азот и другие газы.
В жидких металлах и сплавах растворимость газов с увеличением температуры повышается. При избыточном содержании газов они выделяются из расплаваДв виде газовых пузырей, которые могут всплыть на поверхность или остаться в отливке, образуя газовые раковины, пористость или неметаллические включения, снижающие механические свойства и герметичность отливок.
Для уменьшения газовых раковин и Ипористости в отливках плавку следует вести под слоем флюса, в среде защитных газов с использованием хорошо просушенных шихтовых материалов. Кроме того, перед заливкой расплавленный металл необходимо подвергать дегазации вакуумированием, продувкой инертными газами и другими способами, а также увеличивать газопроницаемость литейных форм и стержней, снижать влажность формовочной смеси, подсушивать формы и т.д.
23