pract-2788

Литейная усадка – уменьшение размеров отливки после ее затвердевания относительно размеров модели:

лит. lмод lотл 100 % , lотл

где lмод и lотл – линейные размеры модели и отливки при Т = 20 0С. Литейная усадка за-

висит не только от коэффициента линейной усадки металла, но и конструкции

а отливки, температуры заливки металла, скорости охлаждения, условиями извлечения модели из формы, методом ее изготовления и т. д.

2.3 а) и затрудненной (рис. 2.3 б) усадок. Отливки изготовляются по моделям (рис. 2.3 а и б), в которых имеются выступы, расстояние между центрами которых равны 200 мм. Этими выступами в полости формы делаются метки, которые сохраняются на отливке после заливки в форму расплавленного металла и его кристаллизации. По разнице между соответствующими размерами на модели и отливке определяют литейную усадку.

При охлаждении отливок от температуры заливки до температуры окружающей среды условно можно наблюдать три вида усадки:

1) усадка в жидком состоянии при понижении температуры заливки (Тзал.) до начала температуры кристаллизации (Ткр.- ликвидуса);

2)усадка в жидко-твердом состоянии при понижении от температуры ликвидуса до температуры солидуса конца кристаллизации;

3)усадка в твердом состоянии при охлаждении отливки от температуры солидуса до температуры окружающей среды. Полная объемная усадка металла за время охлаждения составит:

23

пол VЖ VЗ VТ .

Усадка сплава в различные фазовые периоды не одинаково влияет на качество отливки. Наиболее безвредна усадка в жидком состоянии, т. к. в этом состоянии расплава происходит только снижение его уровня в полости формы (прибыли, литниковой системе). Усадка в отливке проявляется в виде усадочных раковин, пористости, короблений и горячих и холодных трещин, что требует применения специальных мер по их устранению.

Усадочные раковины – сравнительно крупные полости, расположенные в местах отливки, затвердевающих последними (рис. 2.4).

Процесс затвердевания металлов и сплавов происходит следующим образом. Сначала около стенок литейной формы образуется слой 1 твердого металла. Вследствие того, что усадка расплава при переходе из жидкого состояния в твердое превышает усадку твердого слоя, то уровень расплава в незатвердевшей части отливки понизится до уровня а-а . В следующий момент вре-

Рис. 2.4. Схема образования мени на затвердевшем слое 1 нарастает

усадочной раковины

новый твердый слой 2, а уровень жидкого расплава понизится до уровня б-б и так до полного затвердевания. Снижение уровня расплава в процес-

се затвердевания приводит к образованию сосредоточенной раковины 3. Такие раковины образуются у чистых металлов, сплавов эвтектического состава и сплавов с узким эвтектическим интервалом кристаллизации.

Кроме этих факторов, практикой работы литейных цехов установлено, что:

а) объем усадочной раковины больше у тех металлов и сплавов, у которых больше коэффициент объемной усадки в жидком состоянии;

б) усадочная раковина тем больше, чем больше разница между температурой центра отливки и наружным слоем в момент его образования.

Следовательно, чем ниже температура заливки расплава, тем меньше усадочная раковина. Она меньше при заливке металла в на-

24

гретые формы по сравнению с заливкой в холодные, а также в сухие формы по сравнению с сырыми и больше – у толстостенных отливок.

Усадочная пористость – скопление пустот малых размеров (микрораковин), которые образуются в межзеренных промежутках на границе зерен первичной кристаллизации и расположены преимущественно в термическом центре отливки. Они, как правило, представляют собой группу микрораковин, являющихся продолжением концентрированной усадочной раковины.

Получить отливки без усадочных раковин и пористости возможно путем непрерывного подвода расплавленного металла в процессе его кристаллизации через прибыли, которые устанавливают на участки отливки, затвердевающими последними. Схема установки прибылей показана на рис. 2.5.

а

б

в

Рис. 2.5. Схема установки прибылей

Прибыли могут быть прямые (верхние) и отводные (боковые). Верхние прибыли устанавливают непосредственно на питаемый участок. Они могут быть открытые и закрытые (рис. 2.5 а и б), боковые или отводные прибыли для питания участков отливки, находящихся сбоку или в нижней части формы (рис. 2.5 в). Их обычно делают закрытыми.

Напряжения в отливках. Внутренние напряжения в отливках возникают в результате неравномерного затвердевания тонких и тол-

25

стых ее частей, что приводит к неравномерной и неодновременной усадке, торможения усадки стенками формы при охлаждении.

Напряжения, вызванные этими факторами, подразделяется на три вида:

1)термические напряжения, обусловленные резким перепадом температур в разных частях отливки при кристаллизации;

2)фазовые напряжения, возникающие в результате неодновременного протекания фазовых и структурных превращений при охлаждении расплавов;

3)механические (усадочные) напряжения, возникающие вследствие механического торможения усадки отливки со стороны литейной формы.

Если величина этих напряжений превзойдет предел прочности литейного состава в данной части отливки, то в теле ее образуются горячие или холодные трещины.

Горячие трещины в отливках возникают в температурном интервале кристаллизации при переходе из жидкого состояния в твердое, т. е. между линиями ликвидуса (начало кристаллизации) и солидуса (конец кристаллизации). Горячие трещины проходят по границам кристаллов и имеют окисленную темную поверхность.

Ведущую роль в образовании горячих трещин играет механическое торможение усадки, наличие серы и окислов.

Холодные трещины образуются в области упругих деформаций, когда сплав полностью затвердел. Основной причиной образования холодных трещин являются термические напряжения и наличие фосфора.

Для определения внутренних напряжений в отливках используют технологические пробы (усадочные решетки). Одна из разновидностей решеток приведена на рис. 2.6.

Внутренние напряжения определяются следующим образом. В отливке усадочной решетки, которая

состоит из толстого и тонких брусьев, соединенных между собой пе-

26

ремычкой, на толстый брус наносят керном метки. После этого тщательно замеряют расстояние между метками, а затем в пространстве между ними, толстый брус разрезают и снова замеряют это расстояние. Разность между первым и вторым замерами ( Дl ) указывает на наличие внутренних напряжений в отливке технологической пробы.

Зная величину разности замеров Дl , можно приблизительно определить величину внутренних напряжений по формуле:

ДlE 1f1 , l f2

где – напряжение в тостом брусе, Мпа; Дl – разность между замерами, м;

Е – модуль упругости, МПа; l – длина толстого бруса, м;

f1 – сечение тонкого бруса, м2; f2 – сечение толстого бруса, м2.

Результаты опытов свести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

1.Какими свойствами характеризуются литейные сплавы?

2.Перечислите факторы, влияющие на жидкотекучесть расплавов.

3.Какие технологические пробы используют для определения жидкотекучести?

4.Что такое усадка сплава? Какие возникают дефекты при усадке?

5.Какие факторы вызывают остаточные напряжения в отливках?

6.Какие виды трещин возникают в отливках и перечислите причины их возникновения?

27

Лабораторная работа № 3

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ

Цель работы: изучить методы изготовления отливок различными способами, условные обозначения на чертежах отливки, ознакомиться с основными мероприятиями по охране труда и технике безопасности.

Содержание работы: выбрать способы изготовления отливки, положение отливки в форме, линию разъема; разработать чертеж отливки (А4): назначить припуски на механическую обработку, уклоны, радиусы закруглений, стержневые знаки, чертеж модели (А4), модельной плиты (А4), стержневого ящика (А4), литейной формы в сборе (А4), состав формовочных и стержневых смесей, отделочные операции после выбивки отливки.

Форма отчета

1.Наименование лабораторной работы.

2.Факультет. Группа. Номер варианта.

3.Фамилия, имя, отчество студента.

4.Данные индивидуального задания.

5.Расчет по индивидуальному заданию производить в соответствии с методическими указаниями.

1. Теоретическая часть

Основными исходными данными при разработке технологического процесса изготовления отливки является чертеж детали с указанием размеров, их допускаемых отклонений, шероховатости поверхности и других требований к точности обработки, материал детали, его марка по ГОСТу, класс точности.

Конструирование отливки должно обеспечивать высокий уровень служебных характеристик (прочность, жесткость, герметичность и т. д.) при заданной массе и точности конфигурации, а также учитывать технологию ее изготовления. Следовательно, при конструировании отливок целесообразно соблюдать следующие требования:

1.Необходимо, чтобы изготовление модельного комплекта для отливки требовало минимальных затрат труда и материалов. Отливка должна быть компактной, обеспечивать простоту изготовления и

28

сборку формы. Крупные отливки сложной конфигурации лучше отливать по частям, а затем соединять сваркой или болтами.

2.Полости в отливках должны иметь простую конфигурацию, а также окна в форме с размерами, достаточными для ввода знаковой части стержня.

3.Отливка должна иметь по возможности равномерную толщину и не должно быть острых углов и резких переходов, что может привести к образованию дефектов.

4.Необходимо учитывать литейные свойства сплавов.

5.Конструкция отливки должна обеспечивать удобство ее очистки и обрубки после выбивки. Базовые поверхности должны быть удобно расположены для обработки резанием. Если конструкция отливки не отвечает требованиям литейной технологии, то она может быть изменена полностью.

1.1. Основные требования ЕСКД

Одним из основных стандартов ЕСКД для выполнения графической части работы является ГОСТ 3-1125-88 «Правила выполнения чертежей элементов литейной формы и отливки». На рис. 3.1-3.6 приведено несколько примеров из этого стандарта.

Разъем модели и формы показывают прямой сплошной линией толщиной «S». Разъем обозначают «РМФ», а направление разъема показывают сплошной линией со стрелками (рис. 3.1При использовании неразъемной модели указывают разъем формы «РФ» (рис. 3.2). При нескольких разъемах – каждый указывают отдельно (рис. 3.3). Положение отливки в форме при заливке обозначают буквами «В» (верх) и «Н» (низ). Буквы проставляют у стрелок, указывающих направление разъема модели и формы (рис. 3.1-3.2). Если формовка производится в горизонтальном направлении, а заливка – в вертикальном, то параллельно направлению заливки рядом с чертежом проводят линию со стрелками, у которых проставляют обозначение «В» и «Н» (рис. 3.2, 3.4). Отверстия, впадины, не выполняемые литьем, зачеркивают тонкими линиями (рис. 3.5).

Технологический припуск обозначают «Т» и цифрой со знаком «+» или «–», который проставляют на продолжении размерной линии или на поле линии выноски (рис. 3.4).

Стержни, их знаки и фиксаторы, разделительные диафрагмы легкоотделяемых прибылей, знаки в модели показывают сплошной тонкой линией (S/2), на изображении стержня проставляют размеры

29