Лабораторно-практическая работа № 2 влияние температуры заливки сплава в форму на величину линейной усадки

Цель работы.

Изучить характер изменения линейной усадки сплава от тем­пературы заливки его в форму.

Оборудование, материалы, инструмент. Электропечь для плавки сплава, формовочная смесь, формовочный инструмент, опоки, модель образца, хромель-алюмелевая термопара погружения ( 2…3 мм), милливольтметр, индикатор.

Задание

1. Изучите последовательность операций по определению линейной усадки.

2. Ознакомьтесь с оборудованием, материалами и инструментами, используемыми в работе.

3. Проведите эксперимент по определению линейной усадки.

4. Проведите обработку полученных данных по методике указанной ниже.

5. Составьте отчет.

Общие сведения.

Известно, что при нагревании металлические тела расширя­ются, а при охлаждении сжимаются, т.е. дают усадку. Зависимость изменения линейных размеров тела при охлаждении от температуры T₀ до T₁ выражается формулой:

l₁ = l₀[1 - (T₀ – T₁)],

где l₁ - линейный размер тела при температуре T₁; l₀ - линейный размер тела при температуре T₀;  - коэффициент термического сжатия, характеризующий из­менение единицы длины тела при охлаждении его на один градус в интервале температур от Т₀ до Т₁.

Для сплавов, затвердевающих в интервале температур от Т₀ до Т₁ начало линейной усадки соответствует образованию 75…95 % твер­дой фазы; для чистых металлов линейная усадка начинается с тем­пературы кристаллизации. Ряд металлов и сплавов проявляют предусадочное расширение, связанное с фазовыми превращениями.

Усадку называют линейной (свободной), если сокращение раз­меров протекает без торможения со стороны формы. В условиях производства отливок сокращению их размеров создаются препятствия: формой (вследствие трения отливки о ее стенки), наличием стержней, литниковой системой и т.д., которые можно назвать ме­ханическим торможением. Кроме того, отливки испытывают термичес­кое торможение, связанное с различием скоростей охлаждения их отдельных частей. Поэтому действительное изменение линейных размеров зависит не только от коэффициента линейной усадки сплава, но и от литейной (затрудненной) усадки, значения кото­рой могут быть не одинаковы в различных направлениях даже для одной и той же отливки.

Вследствие способности жидкости растекаться, линейную усадку измеряют на образцах в горизонтальном направлении, пото­му, что горизонтальные размеры начинают меняться только с тем­пературы начала проявления линейной усадки, а изменение верти­кальных размеров происходит как в жидком, так и в твердом сос­тоянии.

Порядок выполнения работы.

Линейную (свободную) усадку можно определить на приборе И.Ф. Большакова (рис. 2.1), который состоит из индикатора 2, рычага индикатора 3, рычага 4 для крепления подвижного штыря 5.

Рис. 2.1. Прибор И.Ф. Большакова для определения

линейной усадки сплава

Проба 6 призматической формы с размерами 2503030 мм зафиксирована в опоке 1. С противоположной стороны от подвижного штыря 5 установлен неподвижный штырь на рычаге 7, последний неподвижно закреплен в стойке 8.

Перед заливкой сплава стрелку индикатора устанавливают на нуль. Сокращая линейный размер, образец увлекает за собой под­вижный штырь 5. Это перемещение фиксируется индикатором.

Относительная величина линейной усадки определяется из со­отношения:

.

Перед измерением длины полученного образца (расстояние между штырями), его следует охладить до комнатной темпера­туры. Для проведения работы необходимо изготовить три формы по модели образца. Расплавить металл заданного химического соста­ва и перегреть его. Замерить температуру металла в печи термо­парой погружения, после чего залить формы при разной темпера­туре с интервалом 40…50 °С с таким расчетом, чтобы последняя форма была залита при температуре не ниже температуры плавле­ния металла. Показания индикатора записать в табл. 2.1 при каж­дой температуре сплава. Образцы выбить из опок и провести их замеры. Построить кривую зависимости линейной усадки от темпе­ратуры.

Таблица 2.1

Определение зависимости линейной усадки

от температуры

Сплав	Температура заливки сплава, оС	Показания индикатора, мм	Длина пробы, мм	Линейная усадка , %
ЦАМ 10-5

Содержание отчета

1. Кратко опишите последовательность операций по определению линейной усадки.

2. Приведите эскиз разреза формы для определения линейной усадки.

3. Занесите экспериментальные данные в табл. 1.1.

4. Постройте кривую зависимости линейной усадки от температуры заливки сплава в форму.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение линейной усадке сплава.

2. Назовите факторы, влияющие на образование линейной усадки.

3. Почему линейную усадку измеряют в горизонтальном на­правлении?

4. Характер зависимости линейной усадки от температуры сплава.

Лабораторно-практическая работа № 3