2.3.3. Титановые сплавы

Титановые сплавы широко применяются в авиации, ракетостроении, судостроении, криогенной технике, химической промышленности, медицине и т.д.

Титановые сплавы характеризуются: большой удельной прочностью, высокой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях и ряде химически активных сред, высокой температурой плавления, немагнитностью и т.д. [12]. К недостаткам титановых сплавов относятся их активное взаимодействие с газами при повышенных температурах, низкие антифрикционные свойства и плохая обрабатываемость резанием.

Некоторые из недостатков можно частично или полностью устранить легированием, термической или химико-термической обработкой. В зависимости от вида и количества легирующих элементов (алюминий, ванадий, молибден, марганец и др.) возможно получение сплавов с - (ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ВТ20, ВТ5Л и др.), - (ВТ15) или ( + )-структурой (ВТ3-1, ВТ3-1Л, ВТ6, ВТ6Л и др.).

Термомеханическая обработка - и - сплавов, незначительно увеличивая прочность, резко повышает однородность структуры и свойств по сечению изделий. Для ( + )-сплавов упрочнение при термомеханической обработке на 10-20 % больше, чем при закалке со старением.

Из многих видов химико-термической обработки наиболее известно азотирование титановых сплавов, повышающее износостойкость, сопротивление усталости коррозионную стойкость, а также оксидирование, приводящее к улучшению антифрикционных свойств и коррозионной стойкости.

3. Обеспечение качества литых заготовок

3.1. Технология изготовления отливки

В самом общем виде качество литой заготовки (отливки) оценивается точностью размеров и массы, шероховатостью поверхности и показателями служебных свойств, которые в комплексе обеспечивают заданное функционирование литой детали в машине [13].

Технологический процесс изготовления отливки представляется следующими этапами (рис. 3.1): Ф – изготовление формы (песчаной, керамической, металлической); Р - приготовление расплава (плавка требуемого сплава, раскисление, рафинирование и т.п.); З – заливка расплава в форму (заполнение формы); ЗО – затвердевание расплава и охлаждение твердой отливки в форме; В - выбивка отливки из формы (форму или разрушают (песчаную, керамическую), или разбирают на части (металлическую)); У – удаление (отделение от отливки) литников и прибылей; ФО – финишная обработка.

Рис. 3.1. Структурная схема технологического процесса

изготовления отливки

Качество отливки формируется как итог производственного осуществления первых четырех этапов. Первый этап определяет в основном формирование поверхности и возникновение погрешностей размеров и массы отливки, остальные три – формирование ее служебных свойств. Два следующих этапа технологического процесса заметно не влияют на качество отливки. Этап финишной обработки включает: очистку отливки от пригоревшего песка или керамики, обрубку заливов и заусенцев, вырубку шлаковых или других включений, заварку отливки после вырубки, абразивную или другую заточку мест обрубки и заварки и т.д.

Полная трудоемкость изготовления одной тонны отливок для машиностроения является самой низкой по сравнению с поковками, штамповками и сварными конструкциями; коэффициент использования металла (КИМ) достигает 0,53 и сравним только с КИМ в сварных конструкциях. Однако технологический выход годного в литейных цехах самый низкий – 69 %. Основные статьи излишнего расхода металла – это литники и прибыли. Но литники и прибыли – это также и основные технические средства технологического обеспечения качества отливок.

Таким образом, проблема обеспечения качества отливок и повышения технологического выхода годного литья имеют два аспекта. Первый состоит в том, чтобы конструктор создавал проекты технологичных литых деталей. Второй – в том, чтобы технолог получал отливки таких деталей с наименьшим расходом металла на литниково-питающие системы для них.