
книги из ГПНТБ / Паршин И.П. Выбивка, очистка и обрубка отливок учеб. пособие для подготовки рабочих на пр-ве
.pdfвидностей броиз: оловянпстые (алюминиевые, марганцо вистые и др.) и безоловянистые, получившие название в зависимости от элемента, который сплавляется с медью. Так как олово является дефицитным материалом,'то в промышленности получили наибольшее распространение безоловянистые бронзы, в которых олово частично пли полностью заменяется свинцом, цинком, фосфором и др.
Марки бронз обозначают буквами Бр, после которых ставят одну или несколько букв, указывающих на глав нейшие, сплавляемые с медью элементы. Процентное содержание этих элементов в бронзе указывают цифра ми, стоящими после букв.
Например, марка Бр ОЦС5-5-3 означает, что это бронза, в которой содержится 5% олова, 5% цинка, 3% свинца и остальное 87% медь.
|
|
|
|
Т а б л и ц а 6 |
|
Физико-механические |
свойства литейных латунсй |
|
|||
|
|
Предел прочности |
Относи |
|
|
|
Плотность, |
|
|
|
|
Марка латунеіі |
|
|
тельное |
Твердость |
|
кг/м* |
|
|
удлинение |
Н В |
|
|
|
|
|||
|
|
к Г/мм' |
М и / л 2 |
S % |
|
|
|
|
|
||
ЛА60-2,5 |
8,5-103 |
40; 30 |
392*;294 |
15; 12 |
90 |
ЛАЖМц66-6-3-2 |
8,5-103 |
65; 59 |
647;588 |
7; 7 |
|
ЛАЖ60-1-1-Л |
8,5-103 |
42; 38 |
412;373 |
18; 20 |
90 |
ЛК80-ЗЛ |
8,5-Юз |
30; 25 |
294;245 |
15; 10 |
105 |
ЛС59-1Л |
8.5- 103 |
20 |
196 |
15 |
85 |
ЛКС80-3-3 |
8.6- Юз |
30; 25 |
294;245 |
15; 7 |
95 |
* Первое число |
относится |
к латуни, |
отлитой |
в кокиль, второе — |
|
в песчаную форму. |
|
|
|
|
|
Бронза обладает хорошими литейными свойствами, повышенной механической прочностью (табл. 7) и низ ким коэффициентом трения. Благодаря этим свойствам она используется для получения фасонных отливок, под шипников скольжения .(втулок) и т. д.
Алюминиевые сплавы. Из литейных сплавов наиболь шее распространение получили силумины—сплавы на основе алюминия с кремнием АЛ2, АЛЗ, АЛ4 и т. д.
Алюминиевый сплав, например, силумин АЛ4 содер жит (%) : магния 0,17—0,30; кремния 8,0—10,5; марган-
|
|
|
|
Т а б л и ц а 7 |
|
Физико-механические |
свойства литейных бронз |
|
|||
|
Предел |
прочности а |
|
|
|
Марка бронзы |
Плотность, |
|
|
5, % |
нв |
кг/м' |
|
|
|||
|
|
кГ/ым* |
Мк/м* |
|
|
Бр ОЦСЗ-5-7-3 |
8,8-Ю3 |
18; 15 |
177*; |
4 |
60; 60 |
Бр ОЦС5-5-5 |
|
18; 15 |
177;147 |
4 |
60; 60 |
БрОЦСНЗ-7-5-1 |
|
21; 18 |
206;177 |
5 |
60; 60 |
БрАМц9-2Л |
7,6-Ю3 |
30 |
294 |
45 |
|
БрАЖМцЮ-3-15 |
7,6-103 |
55 |
549 |
22 |
|
БрАЖ9-4Л |
8,2-10» |
50 |
490 |
12 |
|
БрАЖН 11-6-6 |
8,1-Ю3 |
59 |
588 |
2 |
|
* Показатель прочности относится к бронзе, отлитой |
в кокиль.' |
||||||||||
** Показатель прочности относится к бронзе, отлитой в земля |
|||||||||||
ную форму. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8 |
||
Физико-механические |
свойства |
алюминиевых литейных |
сплавов |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Предел |
прочно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CTI |
В |
|
|
|
Марка сплава |
Плотность, |
|
Способ |
литья |
|
5, % |
|
нв |
|||
кг/л 3 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
кГ/мм* |
Ми/и' |
|
|
|
АЛ2 |
2,64-103 |
|
В |
кокиль |
16 |
156,8 |
1 |
|
50 |
||
АЛ4 |
2,65-Юз |
|
|
» |
|
20 |
196,0 |
1,5 |
70 |
||
АЛ9 |
|
3 |
|
|
|
25 |
245,0 |
0,5 |
90 |
||
2,66-Ю 3 |
|
В |
» |
|
|||||||
АЛ7 |
2,8 |
-10 |
|
землю |
20 |
196,0 |
6 |
|
60 |
||
АЛ7В |
2,8 |
-103 |
|
В |
кокиль |
23 |
225,4 |
3 |
|
70 |
|
АЛ20 |
2,82-Ю3 |
|
В |
землю |
16 |
156,8 |
1 |
|
65 |
||
АЛ25 |
2,82-Ю 3 |
|
В |
кокиль |
19 |
186,2 |
— |
|
90 |
||
|
|
3 |
|
|
» |
|
|
|
|
|
|
АЛЗО |
2,80-10 |
|
|
|
20 |
196,0 |
0,5 |
90 |
|||
|
|
|
|
||||||||
ца 0,25—0,5; алюминия остальное. Эта группа |
|
сплавов |
|||||||||
обладает |
высокими |
механическими свойствами |
(табл. 8) |
||||||||
и большой жидкотекучестью, |
позволяющей |
отливать |
|||||||||
сложные и тонкостенные детали. |
|
|
с |
|
|
||||||
Кроме |
силуминов |
для отливки деталей |
наиболее |
высокими механическими свойствами, стойкостью против коррозии и действия высоких температур применяются алюминиевые литейные сплавы других групп — сплавы
алюминия с медью АЛ7 и АЛ7В, с магнием АЛ8, с цин ком АЛ 11, с титаном АЛ25.
Для повышения прочности алюминиевые,сплавы под вергаются термической обработке.
Магниевые сплавы получили.значительное распрост ранение в литейном деле как легкие сплавы, имеющие плотность 1,75—1,85 г/сиг3, т. е. примерно на 35% мень ше плотности силумина. В автомобильной и приборо строительной промышленности применяют в основном сплавы МЛЗ, МЛ4 п МЛ5. Например, сплав МЛ4 содер жит 6% алюминия, 2,5% цинка п 0,3% марганца.
Цинковые сплавы состоят из алюминия, меди и цинка и небольших добавок магния, свинца и т. д. Цинковые сплавы имеют ограниченное применение, главным обра зом для мелких отливок под давлением и изготовления литых подшипников. Наиболее часто применяется сплав ЦАМ10-5, содержащий 9—12% алюминия, 4,0—5,5% ме ди, остальное цинк. Такие сплавы обладают низкой тем пературой плавления (350—400° С) и хорошими литей ными свойствами.
§ 22. ШИХТА И ШИХТОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Для получения заданных свойств отливок в литейные формы заливают сплавы с определенным химическим составом. С этой целью в плавильные печи загружают в определенных пропорциях смесь шихтовых материалов, которую называют ш и х т о й . Шихтовые материалы раз деляют на металлическую шихту, топливо и флюсы.
Металлическая шихта представляет собой смесь ме таллов и сплавов в определенных пропорциях, идущих для плавки в плавильных печах. Для каждого вида спла ва подбирается и используется определенная шихта.
Ш и х т а д л я ч у г у н н о г о л и т ь я . При составле нии шихты для чугунного литья применяются доменные чугуны, ферросплавы (чугун с повышенным содержани ем какого-либо элемента), возврат собственного произ водства (литники, брак отливок, сливы металла, скрапе, стружка в виде спрессованных брикетов.
Ш и х т а д л я п л а в к и с п л а в о в н а м е д н о й о с н о в е . В эту шихту вводят техническую медь, лом меди красной или электролитической, лом бронзы, лату ни -и отходы литейного производства. Лом предваритель но переплавляют и разливают на чушки. Такой металл
в технике получил название вторичного металла. Для введения в сплав отдельных элементов используют чис тые металлы или лигатуры (сплавы металлов, у которых температура плавления ниже температуры плавления ту гоплавких компонентов).
Ш и х т а д л я а л ю м и н и е в ы х с п л а в о в . Для плавки алюминиевых сплавов (силуминов), применяют чушковый алюминий, машинный лом, отходы литейного производства и различные лигатуры.
Шихта для магниевых сплавов обычно состоит из тех
нического магния, машинного |
лома, оборотного металла |
и лигатур. |
|
Топливо. Лучшим видом |
топлива для вагранок в |
основном является кокс и частично антрацит и термо антрацит (антрацит прокаленный при высокой темпера туре, но без отгонки летучих составляющих). Расход кок са составляет 12—15% от массы выплавляемого ме талла.
При плавке цветных металлов в качестве топлива ча
ще всего применяют мазут, |
реже — кокс |
и |
газ, |
а при |
плавке стали в мартеновских |
печах—газы |
и |
реже |
мазут. |
Флюсы. Флюсами называют материалы, которые пре дохраняют сплавы от окисления, способствуют очищению получаемого сплава от неметаллических включений (пе
сок, частицы футеровки печи) и |
разжижению шлака в |
||
вагранках. |
|
|
|
При плавке чугуна в вагранках |
применяют извест |
||
няк, доломит и мартеновский шлак, |
а при плавке |
стали |
|
в мартеновских и электрических |
печах — известняк, |
пла |
виковый шпат и боксит, кварцевый песок и шамотный бой.
Для плавки бронз в качестве флюса используют мо
лотый древесный |
уголь и смеси, состоящие из |
стекла, |
|||||
морской |
соли, |
плавикового |
шпата, |
хлористого |
бария |
||
и др. |
|
|
|
|
|
|
|
При |
плавке |
алюминиевого сплава |
применяют |
смеси |
|||
различных |
солей, |
например, |
смесь, |
состоящую из 44% |
|||
ДС1 и 56% |
MgCl2 . |
|
|
|
|
§23. ПРИГОТОВЛЕНИЕ СПЛАВОВ
ИЗАЛИВКА ФОРМ
Для плавки шихты при изготовлении отливок приме няют различные плавильные печи. Чугун выплавляют в вагранках и электропечах; сталь — в мартеновских, элек-
тродуговых, индукционных печах и малых бессемеров ских конвертерах; цветные металлы — в пламенных ти гельных, газовых, нефтяных и электрических печах.
Вагранка — шахтная печь, служащая для расплавле ния и перегрева чугуна. Она состоит из стального кожу ха 16 (рис. 28), .внутри выложенного кладкой из огне упорного кирпича 15. Шахта вагранки опирается на пли ту //, установленную на опорные колонны 10. В шахте происходят основные процессы плавки: сгорание топлива (кокса) и плавление чугуна. Загрузка шихтовых мате риалов в вагранку производится сверху послойно опре деленными порциями (колошами) в течение всей плавки. На холостую колошу (порцию кокса) 13 загружают ме таллическую колошу 4, затем рабочую колошу 3, на ко торую засыпают флюс; далее повторяется тот же поря док загрузки. Шихтовые материалы подаются в вагранку с колошниковой площадки 17 при помощи консольного крана / бадьей 2 с открывающимся дном. Воздух, необ ходимый для горения топлива, поступает в вагранку че
рез отверстия — фурмы 14, |
расположенные в |
1—3 |
ряда |
|
вокруг вагранки. |
|
|
|
|
Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть шах |
||||
ты, называемую горном 12. |
Из горна чугун, |
имеющий |
||
температуру 1400—1420°С, |
непрерывной |
струей по |
на |
|
клонному поду через рукав |
9 поступает |
в копильник 5. |
Из копильника по мере необходимости металл через лет ку 7 выпускают в разливочные ковши 8. Шлак из ко пильника сливают через верхнюю летку 6.
Производительность вагранок 0,5—35 т чугуна в час. Расход топлива в вагранке составляет 10—12% от массы расплава.
В современных литейных цехах вводятся высокопро
изводительные вагранки закрытого |
типа со |
скиповой, |
т. е. автоматической вагонеточной |
загрузкой |
шихтовых |
материалов, с предварительно подогреваемым воздухом, подаваемым в печь (500—550°С), и полной очисткой ва граночных газов.
Удаление шлаков и отходов в таких вагранках меха низировано. Контроль и регулирование температуры плавки чугуна производится автоматически при помощи специальных приборов.
Производительность новых вагранок в 2—3 раза вы ше, чем простых.
В настоящее время в вагранках выплавляют 80— 90% чугуна, потребляемого на машиностроительных предприятиях.
Электроплавильные печи применяются для плавки различных сплавов. Главным преимуществом электриче ских печей перед другими типами печей является то, что в них можно получать точно заданный химический состав металла.
Электроплавильные печи разделяются на три вида:
дуговые, |
индукцион |
|||
ные и печи сопротив |
||||
ления. |
|
|
|
|
Д у г о в ы е э л е к |
||||
т р и ч е с к и е |
п е ч и |
|||
работают |
|
по |
прин |
|
ципу |
использования |
|||
гепла |
от |
образую |
||
щейся |
электрической |
|||
дуги между угольны |
||||
ми |
(графитовыми) |
|||
электродами и загру |
||||
женным |
в |
печь ме |
||
таллом. При |
плавке |
|||
стали |
|
в |
дуговых |
|
электропечах |
(кис |
|||
лых |
и |
|
основных) |
|
шихтовые |
материа |
|||
лы состоят |
из |
сталь |
||
ного |
лома |
и |
чугуна. |
|
Нарис. 29 приве |
||||
дена схема современной электродуговой печи. |
|
|
||
Печь состоит из рабочего пространства — пода |
/, сво |
да 2. Через отверстия в своде пропущены |
три электро |
да 3, изготовленные из графита или углерода. |
|
Электроды — подвижные, закрепленные |
в электродо- |
держателях 4 с механизмом для подъема и опускания. Дуговые электропечи построены по принципу исполь зования тепла, необходимого для нагрева и плавления металла, от горения электрической дуги 5, образующейся между электродами и загруженным в печь металлом 6.
Емкость электродуговых печей 1,5—10 т.
И н д у к ц и о н н ы е ( в ы с о к о ч а с т о т н ы е ) п е ч и (рис. 30) работают на переменном токе высокой или по вышенной частоты. Принцип работы индукционной печи
состоит в следующем. Высокочастотный ток с частотой
2000—2500 пер/сек |
(гц) |
от особого машинного генерато |
|||||||||
ра, проходя |
по обмотке |
/ |
в виде медной |
трубки, |
о х л а ж |
||||||
даемой |
водой, |
вокруг огнеупорного тигля |
2, |
возбуждает |
|||||||
в металле |
3 |
электропечи |
индукционные |
(вихревые) то |
|||||||
ки, которые |
быстро нагревают металл до |
температуры |
|||||||||
плавления |
(1450—2100°С). |
|
|
|
|||||||
Индукционные печи применяются для плавки стали, |
|||||||||||
чугуна, |
идущего |
на |
|
J |
|
|
|
||||
особо |
|
ответственные |
|
|
|
|
|||||
детали, |
а также |
для |
|
|
|
|
|
||||
цветных сплавов. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Э л е к т р и ч е с- |
|
|
|
|
|
||||||
кие |
п е ч и |
|
с о п р о |
|
|
|
|
|
|||
т и в л е н и я |
|
приме |
|
|
|
|
|
||||
няются |
для |
|
плавки |
|
|
|
|
|
|||
алюминиевых |
спла |
|
|
|
|
|
|||||
вов. Плавление ших |
|
|
|
|
|
||||||
ты в печах |
сопротив |
|
|
|
|
|
|||||
ления |
|
производится |
|
|
|
|
|
||||
за счет тепла, |
выде |
|
|
|
|
|
|||||
ляемого |
спиралью. |
|
|
|
|
|
|||||
Спираль |
изготовля |
|
|
|
|
|
|||||
ют из |
хромоникелие- |
|
|
|
|
|
|||||
вого |
сплава |
(нихро |
|
|
|
|
|
||||
ма), |
имеющего |
вы |
|
|
|
|
|
||||
сокое |
|
электросопро- |
|
Рис. 30. Индукционная высокочас- |
|||||||
тивление. |
|
|
|
|
|
тотная |
печь: |
|
|||
На |
РИС. 31 П р и в е - |
|
/ — медная трубка |
(обмотка), |
2 — т н - |
||||||
Дена |
|
Г |
|
|
г |
|
|
гель огнеупорный, 3 — расплавленный |
|||
Схема |
Электри- |
|
металл |
|
|
Рис. 31. Схема электрической печи сопротивления для плавки алюминиевых сплавов
ческой печи сопротивления для плавки алюминиевых сплавов. Печь состоит из металлического кожуха 4, вы полненного из листовой стали, внутренней футеровки 8 из огнеупорного шамота, электронагревателей 3, загру зочного окна 1 и ванны 2 с расплавленным сплавом. Слив расплава производится через желоб 5. Печь накло
няют с помощью роликов 6 и механизма |
7. |
|
|
Емкость плавильных печей 0,3—0,4 т. |
|
|
|
Р а з л и в о ч н ы е |
и л и л и т е й н ы е |
к о в ш и . |
З злив |
ку металла в формы |
осуществляют при помощи |
разного |
Рис. 32. Ковши для разливки чугуна
рода литейных ковшей. Они разделяются по способу пе реноски на ручные, монорельсовые и крановые.
Ручные ковши-ложечки (рис. 32, а) изготавливают с одной ручкой для переноски и заливки одним рабочим. Их емкость составляет от б до 20 кг жидкого чугуна. Для переноски металла двумя и тремя рабочими приме-
-няют ручные ковши емкостью до 80—100 кг, установлен
ные .на носилки |
(рис. 32, б). Более |
крупные ковши: ба |
|
рабанные (рис. 32, в, г), чайниковый |
(рис. 32, д), |
стопор |
|
ные (рис. 32, е) |
переносят с помощью мостовых |
кранов |
или передвигают по монорельсам. Ковши делают свар ными из листовой стали. Для сохранения температуры расплавленного металла ковши футеруются, т. е. внут реннюю их часть выкладывают огнеупорным шамотным кирпичом и обмазывают огнеупорной глиной.
Заливка литейных форм расплавленным металлом яв-
ляется одной из ответственных операций производства отливок. Собранные опоки с формами скрепляют скоба ми или нагружают специальными грузами и заливают жидким металлом. Скрепление и нагружение опок про изводят с целью предохранения форм от прорыва рас плавленного металла по их разъему.
В единичном и мелкосерийном производстве формы заливают ,иа полу формовочного отделения, в цехах крупносерийного и массового производств — на транс портерах литейного конвейера, скорость"движения кото рого зависит от металлоемкости форм.
Мелкие формы, например для отливки поршневых колец или звездочек, в целях повышения производитель ности труда и экономии заливочной площади располага ют в виде стопки и заливают одновременно через единую литниковую систему. Форму наполняют металлом до тех пор, пока он не покажется в выпорах и на прибылях. Выделяющийся из формы .во время заливки газ поджи гают, чтобы он не отравлял атмосферу в цехе.
Краткие сведения о методах улучшения литейных
сплавов. Для повышения механических свойств и улуч шения микроструктуры чугунов, алюминиевых и магние вых сплавов их подвергают дополнительной обработке различными методами, главнейшими из которых являют ся: модифицирование, рафинирование, дегазация и др.
М о д и ф и ц и р о в а н и е в основном применяется для серого чугуна и силуминов. Чтобы измельчить пла стинки графита и тем самым повысить прочность серого чугуна, его в расплавленном состоянии обрабатывают 75%-ным ферросилицием. Ферросилиций мелкими зерна ми в количестве 0,1—0,6% от массы, обрабатываемого материала ссыпают из вибрирующего совка в желоб, по которому течет из вагранки расплавленный чугун. Мел кие зернышки ферросилиция играют роль, многочислен ных искусственных центров графнтизации.
Модифицирование силуминов производится для из- г мельчения зерна. Оно осуществляется путем введения в
'расплав 0,1% (от массы сплава) модификатора—метал лического натрия или введением 2—2,5% смеси хлорис тых и фтористых солей натрия или калия. Модифициро вание магниевых сплавов осуществляется углекислым
•кальцием и магнезитом.
Ра ф и н и р о в а н и е — это метод очистки металлов и
сплавов от вредных примесей, окислов и загрязнений.