Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛО...docx
Скачиваний:
177
Добавлен:
26.09.2019
Размер:
2.18 Mб
Скачать

Объёмная усадка некоторых цветных сплавов

№ п/п

Сплав

Усадка,%

№ п/п

Сплав

Усадка, %

1

Бронзы алюминиевые

4,0-5,0(4,5)

6

Магниевые сплавы

5,2-6,0(5,6)

2

Бронзы кремниевые

4,0-5,6(4,8)

3

Алюминиевые сплавы

3,8-6,0 (4,9)

7

Латуни

4,9-7,1 (6,0)

4

Бронзы бериллиевые

4,5-6,0(5,25)

8

Бронзы свинцовые

5,0-7,2(6,1)

5

9

Бронзы оловянные

6,3-7,4(6,85)

Объёмная усадка влияет на образование усадочных раковин. Величина усадочных раковин, характер их расположения зависит от состава сплава, условий охлаждения, наличия газов, скорости заполнения формы, конфигурации отливки, внешнего давления, температуры заливки и др. факторов. Все эти факторы необходимо учитывать при разработке технологического процесса изготовления отливок.

Линейная усадка.

Линейная усадка сплавов начинается тогда, когда в сплаве образуется прочный металлический каркас. Для чистых металлов, эвтектических сплавов и сплавов, кристаллизующихся с образованием химических соединений, линейная усадка начинается при температуре кристаллизации. Для сплавов, кристаллизующихся в интервале температур, температура начала линейной усадки лежит в интервале начала и конца кристаллизации.

Линейная усадка зависит от сопротивления формы. Различают свободную и затруднённую усадку (таблица 7).

Таблица 7

Линейная усадка некоторых медных сплавов

п/п

Сплав

Литьё в металлическую форму

Литьё в песчаную форму

Затруднённая усадка, %

Свободная усадка, %

Затруднённая усадка, %

Свободная усадка, %

1

Бронзы оловянные

1,40

1,60

1,20

1,40

2

Бронзы алюминиевые

1,70

2,50

1,60

2,20

3

Бронзы свинцовые

1,35

1,70

1,15

1,45

4

Бронзы кремниевые

1,15

1,80

1,10

1,60

5

Бронзы марганцевые

2,10

2,40

1,80

2,00

6

Латуни простые

1,6

1,90

1,40

1,70

7

Латуни оловянные

1,45

1,65

1,3

1,55

8

Латуни свинцовые

1,60

1,85

1,40

1,75

9

Латуни алюминиевые

1,70

2,10

1,60

1,90

10

Латуни марганцевые

1,90

2,15

1,65

1,95

      1. Тепловые и электрические свойства металлов и сплавов

Главнейшими тепловыми свойствами, имеющими значение для процессов приготовления сплавов и затвердевания отливок, являются теплоёмкость, теплопроводность, теплота плавления, теплота испарения и теплота образования сплавов.

Количество теплоты, затрачиваемое на нагрев 1 г. материала на 1 º С называют удельной теплоёмкостью вещества и измеряется в кал. на г-градус.

Теплотой плавления называют количество теплоты (кал), необходимое для перевода в жидкое состояние (1г.) металла, нагретого до температуры плавления. Теплота плавления зависит от силы связи атомов этого вещества в кристаллической решётке.

В таблице 8 приведены значения удельной теплоёмкости и теплоты плавления некоторых сплавов.

Сравнение теплоты плавления различных металлов (см. таблицу 8) показывает, что для нагрева до температуры плавления и расплавления 1 кг алюминия требуется затратить тепловой энергии больше, чем для нагрева и расплавления 1 кг чугуна, несмотря на то, что температура плавления алюминия значительно ниже, чем чугуна.

По сравнению с теплоёмкостью твердого металла при температуре плавления теплоёмкость жидкого металла выше примерно в 1,1- 1,5 раза.

Теплоёмкость сплавов может считаться аддитивной величиной, определяемой содержанием компонентов в сплаве.

Таблица 8. Удельная теплоёмкость С и теплота плавления q некоторых металлов

Металл

Удельная теплоёмкость

С, кал/г-град

Теплота

плавления,

q, кал/г

Металл

Удельная

теплоёмкость

С, кал/г-град

Теплота

плавления,

q, Дж/г

Олово

0,06

-

Медь

0,091

43,0

Висмут

-

-

Бериллий

-

323,3

Свинец

0,03

5,5

Кремний

0,168

127,7

Цинк

0,092

25,5

Никель

0,106

73,0

Магний

0,288

71,4

Железо

1,66

62,8

Алюминий

0,243

93,96

Титан

0,13

81,4

Германий

-

104,6

Молибден

-

79,1

Чугун

0,13

23,0

Бронза БрА10Ж3Л

0,104

-

Теплопроводность предопределяет скорость прогрева металла. Эти характеристики оказывают решающее влияние на время затвердевания и распределение температуры в отливке.

Теплопроводность показывает, какое количество тепла проходит через 1 см² поверхности материала толщиной в 1 см при разности температур в 1ºС. Теплопроводность характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, который измеряется в кал.на см.•сек•ºС. Чем выше теплопроводность материала, загружаемого в печь, тем быстрее он нагревается и нагревает другие составляющие шихты, с которыми он соприкасается. Теплопроводность жидких металлов определяет явление теплообмена. Наиболее теплопроводными металлами являются серебро, золото, медь, алюминий, магний, цинк.

Теплопроводность λ жидких металлов составляет примерно 0,5-0,6 от теплопроводности твёрдых металлов вблизи точки плавления. Теплообмен в жидких металлах осуществляется не только теплопроводностью, но и посредством свободной конвекции, которая определяется зависимостью плотности жидкого металла от температуры, вязкостью металла, его теплопроводностью и земным ускорениемТеплота образования жидких сплавов определяется той энергией, которая поглощается или выделяется при взаимном растворении двух жидких металлов, взятых при одинаковой температуре. В термодинамике принято считать положительной энергию, поглощённую системой, и приписывать ей знак «+». Энергия, выделившаяся из системы, считается отрицательной и обозначается знаком « - «.

Теплота образования сплавов близка к нулю, если в системе наблюдаются непрерывные твёрдые растворы, например, Au – Cu, Bi – Sb.

Если в системе при переходе в твёрдое состояние образуются химические соединения, то теплота образования жидких сплавов всегда отрицательная. К таким сплавам относятся

Необходимо помнить, что отрицательный знак теплоты образования свидетельствует о выделении теплоты при сплавлении. Так, при введении в жидкую медь твёрдого алюминия или в жидкий никель твёрдого кремния в количестве 10-20% теплота выделяется и отмечается повышение температуры расплава на 100-200 ºС.

Al-Cu, Al-Si, Al-Ni и д

Таблица 9. Теплота образования некоторых двойных жидких сплавов

Система сплавов

Температура, ºС

∆Н max, кДж/моль

Тип системы

Pb – Sn

500

+1,3

Простая эвтектическая система

Al – Si

1450

-3,8

То же

Mg-Sn

800

-14

Система с промежуточными фазами

Al-Cu

1150

-19

То же

Fe- Si

1600

-38

То же

Al-Ỵ

1600

- 50

То же

Ni – Si

1600

- 59

То же

Электрическое сопротивление металлов и сплавов принимается во внимание при плавке в индукционных печах, где тепловая энергия выделяется в самом расплаве при прохождении электрического тока. Электрическое сопротивление вещества характеризуется удельным электросопротивлнием ρ (табл.10).

Таблица 10. Удельное электрическое сопротивление некоторых металлов мкОм•см.

Металл

20 º С

t пл

тв. мет.

t пл

жидк. мет

Металл

20 º С

t пл

тв. мет.

t пл

жидк. мет

Олово

11

23

50

Серебро

1,6

8

17

Висмут

110

500

150

Медь

1,7

10

21

Свинец

19

50

100

Кремний

10³-106

10²-10³

80

Цинк

6

17

40

Никель

8

65

85

Сурьма

40

185

115

Железо

10

130

140

Магний

4

15

27

Титан

40

80

175

Алюминий

2,6

11

24

Молибден

5

85

-

Германий

108

10³

70

Вольфрам

5

100

130

Повышение температуры у всех металлов вызывает увеличение электросопротивления (кроме германия и кремния). Плавление металлов сопровождается значительным увеличением электросопротивления (в 1,2-2,2 раза).

Чем больше электросопротивление металла, тем быстрее он нагревается в индукционной печи.