- •1. Теория я.И.Френкеля о квазикристаллическом строении жидких сплавов и три основных вывода из этой теории. Свойства жидких сплавов с позиции теории я.И.Френкеля.
- •2. Природа кластеров. Неметаллические включения в расплавах и влияние их на свойства жидких расплавов.
- •3. Свойства жидких сплавов: вязкость, плотность. Зависимость их от температуры сплава. Расчет плотности и температуры сплавов
- •4. Смачиваемость и поверхностное натяжение.
- •5. Определение смачиваемости жидким сплавом литейной формы методом «лежащей капли» и регулирование смачиваемости с целью предупреждения пригара на отливках (рисунки, формулы)
- •6. Диффузия . Давление паров металла
- •7.Тепловые свойства металлов. Электрическое сопротивление жидких металлов.
- •8. Термодинамические основы плавильного процесса. Основные законы термодинамики
- •9. Классификация шихтовых материалов, свойства.
- •10. Расчет шихты, понятия о принципах составления шихты , исходные компоненты добавки.
- •12. Основные химические взаимодействия между расплавом, атмосферой, шлаком, футеровкой, флюсами.
- •13. Состояние примесей в сплавах. Выбор способа очистки сплавов от примесей. Комплексные способы очистки. Технологические приемы очистки сплавов (классификация способов, рисунки).
- •14. Рафинирование, раскисление и модифицирование металлических расплавов
- •15. Способы обработки металлических расплавов с целью измельчения структуры в литых изделиях.
- •17. Обосновать возникновение в отливках а) газовой пористости, б) неметаллических включений, несоответствия геометрических размеров.
- •18. Классификация способов заливки форм. Структура потоков расплава. Конфигурация и параметры свободной струи расплава.
- •19. Закон непрерывности потока жидкого сплава в каналах литейной формы; шлакозадержание и тонкая очистка сплавов элементами литниковой системы (формулы, рисунки)
- •20. Обосновать необходимость расчета каждого из элементов литниковой системы, основываясь на функциях каждого элемента и законах течения расплавов (рисунки)
- •21. Основы расчета литниковых систем приближенным универсальным методом
- •22. Давление расплава на стенки формы. Изменение давления в вертикальных и горизонтальных каналах.
- •23.Виды брака отливок, возникающие при неправильном конструировании и расчетах литниковой системы.
- •24. Жидкотекучесть сплавов, связь ее с положением сплава на диаграмме состояния и зависимость от различных факторов со стороны формы и сплава (диаграммы, графики)
- •25. Заполняемость литейных форм жидким расплавом. Зависимость ее от свойств сплава и конструктивных особенностей формы. Мероприятия по улучшению заполняемости форм для тонкостенных отливок
- •26. Взаимодействие металлических расплавов с кислородом, водородом, азотом. Способы дегазации расплавов
- •27. Взаимодействие металлических расплавов со сложными газами. Меры предупреждения газонасыщения
- •28. Состав литейной разовой формы и физико-химические взаимодействия с ней жидких сплавов
- •29. Дефекты отливок связанные с литейной формой.
- •30. Теплофизические и технологические свойства сплавов материалов формы
- •31. Физико-химические процессы на границе «металл-форма» и образование дефектов: пригара; ужимин; наростов.
- •32. Физико-химические процессы на границе «металл-форма» и образование дефектов ситовидной пористости; засоров и неметаллических включений.
- •33. Зависимость структуры металла в отливках от процесса теплопередачи. Регулирование тепловых процессов в литейной форме
- •3 4. Типы литейных форм.
- •35. Методы исследования тепловых процессов в литейной форме.
- •38. Гомогенное и гетерогенное зарождение центров кристаллизации. Объемная и последвательная кристаллизация.
- •39. Последовательная и объемная кристаллизация сплавов. Зависимость заполняемости форм от характера кристаллизации. Теоретические предпосылки и приемы регулирования структуры в литом изделии
- •40. Теоретические предпосылки и технологические приемы регулирования кристаллического строения литого сплава.
- •41. Параметры кристаллизации (лск, цк) и зависимость их от технологических факторов
- •42. Переохлаждение сплавов и зависимость от него формы т размеров зерен.
- •43. Кристаллизация металлов и сплавов. Кластеры и наследственность. Кристаллизация на примесях, активация примесей
- •44. Область затвердевания и формирование структурных зон.
- •45. Двухфазная область кристаллизации и параметры кристаллизации; связь их с энергией Гиббса и диаграммами состояния сплавов
- •46. Дефекты отливок, образующие в процессе кристаллизации.
- •47. Методы исследования затвердевания металла в отливки
- •48. Ликвационные процессы в отливках. Виды дефектов, возникающие в результате ликвации компонентов в сплаве.
- •49. Внутрикристаллическая и зональная ликвация в отливках. Связь ликвационных процессов с условиями затвердевания отливки.
- •50. Технологические приемы, обеспечивающие снижение химической неоднородности по сечению отливки (диаграммы, рисунки)
- •51. Влияние вибрации, перемешивания ультрозвуковой обработки на структуру металла в отливки
- •52. Влияние модифицирования, активации примесей, термовременной обработки, суспензионного литья на структура расплава.
- •53 Влияние структуры металла в отливке на ее физико- механические свойства.
- •54. Теоретическое обоснование и технологические приемы , обеспечивающие формирование мелкозернистой и крупнозернистой структуры.
- •55. Физическая природа объемной усадки металлов и сплавов при затвердевании. Коэффициенты объемной усадки сплавов (формулы, диаграммы, рисунки)
- •56. Механизм образования усадочной пористости в отливках, факторы, влияющие на образование усадочных пор. Технологические приемы, обеспечивающие предупреждение усадочной пористости в отливках
- •57. Зависимость вида усадочных пустот от положения сплава на диаграмме состояния. Влияние характера кристаллизации на механизм образования усадочных пустот
- •58. Технологические приемы, обеспечивающие предупреждение усадочной пористости. Мероприятия по борьбе:
- •59. Механизм образования концентрированной усадочной раковины в отливках и технологические приемы, обеспечивающие такой механизм кристаллизации отливок (диаграммы, рисунки)
- •60. Концентрированная усадочная раковина и рассеянная усадочная пористость.
- •61. Свободная и затрудненная усадка отливок из различных сплавов.
- •62. Питание и затвердевание отливок. Прибыли и основы их расчета
- •63. Направленная кристаллизация. Прибыли, их назначение и основная классификация.
- •64. Факторы учитываемые при расчете и выборе формы и местоположения прибыли . Универсальные методы расчета.
- •66. Напряжения в отливках. Виды напряжения. Меры предупреждения напряжений.
- •68. Трещины в отливках. Виды трещин. Меры предупреждения трещин.
- •69. Факторы, влияющие на возникновение напряжений и трещин в отливках. Механизм образования этих дефектов. Мероприятия по их предупреждению или устранению
- •70. Трещины горячие и холодные. Процесс образования горячих трещин в отливках.
24. Жидкотекучесть сплавов, связь ее с положением сплава на диаграмме состояния и зависимость от различных факторов со стороны формы и сплава (диаграммы, графики)
Литейное свойство сплава, характеризующее его способность заполнять форму, называют жидкотекучестью. Если сплав обладает низкой жидкотекучестью, то при заполнении им формы для тонкостенных крупногабаритных отливок движение может прекратиться раньше, чем она будет заполнена: образуется недолив (неисправимый дефект). Если при заполнении формы металлом с низкой жидкотекучестью образуются встречные потоки, поступающие из различных литников или частей формы, они могут не слиться. В этом случае в отливке нарушается сплошность и возникает «неслитина» (дефект при небольшом размере может быть заварен).
Виды жидкотекучести (рис.1):
- условная жидкотекучесть (рис.1, линия 1) определяется при одинаковом перегреве над ликвидусом сплавов данной системы.
- истинная жидкотекучесть (рис.1, линия 2) определяется при постоянном перегреве над линией нулевой жидкотекучести на диаграмме состояния.
Рис.2. Связь жидкотекучести с диаграммой состояния
Однако определение истинной жидкотекучести довольно затруднительно, и она мало отличается от условной.
- нулевая жидкотекучесть (рис.1, линия 3) определяется, когда сплав теряет свою подвижность.
- практическая жидкотекучесть (рис.1, линия 4) определяется при одинаковой температуре заливки сплавов данной системы. По мере увеличения концентрации добавки температура ликвидус чаще всего будет понижаться, а перегрев и, следовательно, жидкотекучесть возрастать.
Из приведенной диаграммы видно, что сплавы, лежащие вблизи предела растворимости имеют наихудшую жидкотекучесть, что усложняет и удорожает изготовление таких отливок и требует тщательного контроля за обеспечением надежности литых деталей. У сплавов, лежащих при эвтектических концентрациях, будет наилучшая жидкотекучесть, благодаря которой можно получить отливки по уплощенным и более дешевым технологическим процессам с наименьшим количеством дефектов. Сплавы, лежащие между эвтектической концентрацией и пределом растворимости, сочетают удовлетворительную жидкотекучесть.
Жидкотекучесть зависит от трех группы факторов:
- от свойств металла: температура плавления (чем выше температура, тем меньше вязкость, выше жидкотекучесть), наличие в составе сплава легирующих компонентов (Cо – увеличивает жидкотекучесть, W, Cr – уменьшают); вязкость (чем выше вязкость сплава, нем ниже жидкотекучесть), плотность (чем выше плотность сплава, тем хуже жидкотекучесть); поверхностное натяжение (чем больше поверхностное натяжение, тем хуже жидкотекучесть) и другие.
- от свойств формы: теплопроводность (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); теплоаккумулирующая способность (чем выше, тем выше жидкотекучесть); плотность набивки (чем выше теплопроводность, тем ниже жидкотекучесть, т.к. образующиеся вихри делают поток турбулентным); шероховатость (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); газотворная способность (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); газопроницаемость (чем выше, тем выше жидкотекучесть, т.к. газы уходят через форму из металла), смачиваемость (чем выше смачиваемость формы расплавом, тем лучше жидкотекучесть) и другие;
- от условий подвода металла к полости формы.
Для определения жидкотекучести используют специальные пробы: постоянного сечения (проба Нехензи, спиральная проба; переменного сечения (клиновая, шариковая; комбинированная.
Мерой жидкотекучести в пробах постоянного сечения является длине полученного прутка в выбранных условиях заливки и охлаждения. Наиболее широко распространены спиральная, комплексная, клиновая и шариковая пробу .
Спиральная проба применяется для определения жидкотекучести стали, чугуна и сплавов цветных металлов. Она состоит из чаши, через которую в форму заливается металл, фильтра, стояка , металлоприемника и спирального канала трапецеидального сечения с небольшими выступами. О величине жидкотекучести судят по пути, пройденном металлом до затвердевания, т.е. по длине прутка. Небольшие выступы, нанесенные через 50 мм облегчают измерение спирали.
Вертикальное расположение канала постоянного сечения имеет комплексная проба Ю.А. Нехендзи, А.М.Самарина, С.К. Кантеника, которую заливают в металлическую разъемную форму, высота подъема металла в канале пробы является количественной характеристикой жидкотекучести. Эта проба позволяет одновременно оценивать усадку сплава и склонность к образованию трещин.
В клиновой пробе металл заполняет полость переменного сечения. Полость металлической форма в виде клина, заполняется жидким металлом, который проникает в зависимости от жидкотекучести на определенное расстояние. Показателем жидкотекучести является зазор, образующаяся между вершиной конуса формы и закрепленной вершиной затвердевшего металла, чем меньше это расстояние, тем жидкотекучесть больше.
Металлическая шариковая проба, разработанная А.Г.Спасским, имеет вертикальный разъем вставки, соприкасающийся с шариком диаметром 20 мм, вмонтированным в одну из половинок. Металл подводится в нижнюю часть полости формы через воронку и литниковый канал. Он подтекает в пространстве между планкой и шариком , но не заполняет всего пространства, оставляя отверстие. Жидкотекучесть характеризуется площадью отверстия или его диаметром, чем меньше эти величины, тем более тонкостенную отливку может заполнить сплав в аналогичных условиях.