2. Обладнання, інструменти, матеріали для проведення роботи

1. Опоки, моделі, формувальна суміш.

2. Формувальний інструмент: трамбовка, гладилка, гачок, лінійка, душник.

3. Плавильна піч для плавлення алюмінієвих сплавів, розливний ківш.

3. Методичні вказівки для проведення роботи

Для підготовки до заняття студенту необхідно звернути увагу на роз- робку технологічного креслення, на проектування моделі, засвоїти послідов- ність виготовлення разової форми.

Перекреслити креслення 6.1, 6.2.

3. Порядок виконання роботи і оформлення звіту

   1. Одержати у викладача модель і формувальний інструмент.

   2. Підготувати формувальну суміш по вологості.

   3. Провести формування і підготовку форми до заливання відповідно до технологічної карти.

   4. Залити форму розплавленим металом під керівництвом викладача або лаборанта.

   5. Скласти звіт виконаної роботи, де внести креслення трьох операцій формування і рисунок виливки разом з ливниковою системою.

При виконанні роботи використовується рідкий метал, тому необхідно дотримуватись правил техніки безпеки при роботі з рідким металом:

1. розплавлення рідкого алюмінієвого сплаву проводиться у спеціальному ковші, який легко транспортується до місця розливання;

2. форма для розливання повинна бути висушена, щоб не було викидів металу;

3. форма при заливанні металу повинна знаходитись на металічній плиті;

4. студенти, які проводять заливання металу у форму повинні бути проін- формовані по роботі з рідким металом.

3. Контрольні запитання

   1. Яка ливникова форма називається одноразовою і що вона собою являє ?

   2. На основі чого розробляється технологічне креслення виливки ?

   3. Як позначаються на технологічному кресленні елементи конструкції деталі, що одержуються механічною обробкою ?

   4. Де знаходяться припуски на механічну обробку і від чого залежать їх розміри ?

   5. Що таке модель в ливарному виробництві ?

   6. Як змінюються розміри моделі порівняно з розмірами деталі ?

   7. Для чого робляться ливарні нахили моделі ?

   8. Що таке стержневий знак ?

   9. Як здійснюється набивання низу ?

   10. Як здійснюється набивання верху ?

   11. Як готується форма під заливання ?

   12. Що таке ливникова система і з яких елементів вона складається ?

Лабораторна робота № 7 Класифікація і маркування основних промислових матеріалів і їх сплавів

7.1. Мета і завдання роботи

Ознайомлення із стандартною класифікацією і маркуванням основних конструкційних і інструментальних матеріалів.

7.2. Основні теоретичні положення

7.2.1. Загальні положення

В техніці використовується велика кількість сплавів чорних і кольорових металів. В даний час використовується декілька тисяч різних сплавів, які містять в собі більше 40 хімічних елементів таблиці Мендєлєєва в різних комбінаціях по кількісному і процентному вмісті.

Інженер, що працює в будь-якій галузі промисловості (хімічній, авто- мобільній, суднобудівній, нафто і газопереробній і т.д.), щодня стикається у своїй практиці з проблемами вибору марок матеріалів для деталей і вузлів машин та приладів.

Від правильного вибору матеріалу залежить міцність, надійність і довго- вічність машин, приладів і т.д.

Протягом десятиліть вчені, інженери створювали сплави, що класифіку- ються і маркуються за певними законами. Це дозволяє інженеру з невеликими втратами часу серед декількох тисяч сплавів вибрати потрібний сплав.

Знання принципів маркування сплавів дозволяє нескладно встановити за маркою сплаву елементи, що входять в його склад і наближений вміст кожного елемента у процентах.

Класифікація і маркування всіх металів і сплавів підпорядковується вимогам ДСТу. Прийнята система класифікації і маркування промислових металів і сплавів є найбільш досконала, так як є єдиною для всієї країни.

Розглянемо класифікацію і маркування основних груп промислових матеріалів.

7.2.2. Сталі

Сталі класифікуються за такими ознаками:

• за хімічним складом: вуглецеві, леговані;

• за вмістом вуглецю: низьковуглецеві (до 0,30 % С), середньовуглецеві (від 0,30 до 0,60 % С);

• за призначенням: інструментальні, конструкційні, сталі з особливими властивостями (спец сталі);

• за якістю (за вмістом шкідливих домішок): сталі звичайної якості (містять до 0,06 % S, 0,07 % P), сталі якісні (не більше 0,04 % S, 0,03 % P), сталі високоякісні (не більше 0,025 % S, 0,026 % P), сталі особливо-високоякісні – не більше 0,01 % S і 0,015 % P.

За технологічним принципом:

• покращенні, піддані гартуванню і високому відпуску;

• цементовані, що піддавались насиченню вуглецем;

• азотовані (насичені азотом) і ін.

7.2.2.1. Вуглецеві сталі

7.2.2.1.1. Вуглецеву конструкційну сталь звичайної якості розділяють на три групи: А, Б, В. Сталь групи А постачається з гарантованими механічними властивостями, групи Б – гарантованим хімічним складом і групи В – гарантованими механічними властивостями та окремими вимогами до хімічного складу.

Конструкційну сталь звичайної якості групи А позначають так: ст0, ст1, ст3, ст4, ст5, ст6, де букви „ст” означають сталь, а цифри вказують на порядковий номер марки сталі. Із збільшенням порядкового номера міцність сталі збільшується, а пластичність знижується. Буква А в позначенні марки сталі не вказується.

Після маркованого позначення добавляють індекси „КП”, „Нс”, „Сп” відповідно кипляча, напівспокійна, спокійна сталь, а після індексів цифри означають категорії. Наприклад Ст1КП, Ст1КП2, Ст1КП3 і т.д.

В сталях групи Б і В букви вказуються. Наприклад, сталі групи Б позначаються так: БСт3сп, БСт3сп2, а сталі групи В – Вст3сп, Вст3сп2, Вст5сп6 і т.д.

7.2.2.1.2. Вуглецеві конструкційні якісні сталі в залежності від хімічного складу розподіляють на дві групи. Сталі групи „а” постачаються з гарантованими механічними властивостями і призначені для холод- ної обробки різанням. Група „б” – сталі призначені для гарячої обробки тиском без гарантійних механічних властивостей.

Вуглецеві конструкційні сталі позначають так: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60. Цифри вказують на середній вміст вуглецю в сталі у сотих долях процента. Наприклад, сталь 40 містить 0,37 – 0,45 % С.

7.2.2.1.3. Вуглецеві інструментальні якісні сталі позначають так У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13, де „У” означає що це вуглецева інструментальна сталь, а цифра – середнє значення вуглецю в десятих долях процента. Наприклад, сталь У7 містить 0,7 % С.

7.2.2.1.4. Вуглецеву інструментальну високоякісну сталь позначають так, як і якісну, тільки добавляють букву А. Наприклад, У7А, У8А, У10А.

2. Леговані сталі

В основу маркування легованих сталей покладена буквально-цифрова система. Леговані елементи позначаються українськими буквами: Г – марганець; С – кремній; Х – хром; Н – нікель; В – вольфрам; Ф – ванадій; Т – тітан; М – мольбден; К – кобальт; Ю – алюміній; Д – мідь; Р – бор; Б – ніобій; Ц – цирко- ній; П – фосфор; А – азот; Ч – рідкоземельні елементи.

Перша цифра означає середнє значення вмісту вуглецю: одна цифра в долях процента (для інструментальних сталей), дві в сотих (для конструкцій- них сталей). Цифри після букв показують вміст легуючого елемента в цілих процента. Якщо легуюче число менше 1%, то цифра після букви не ставиться. Наприклад, сталь 20Х13, містить в середньому 0,20% С, 13% Cr, сталь 18Х2H4MA – 0,18% C, 2% Cr, 4% Ni, 1% Mo, А – високоякісна сталь. 9XC – 0,9% C, 1% Cr, 1%Si.

З метою полегшення вибору матеріалу конструктором, сучасний напрям стандартизації передбачає класифікацію сталей за вузьким призначенням, тобто для виготовлення якогось одного класу виробів (шарикопідшипники, ресорно-пружинні і ін.).

Шарикопідшипникові сталі за ГОСТ 801-60 виготовляють чотирьох основних марок: ШХ6, ШХ9, ШХ15СГ. Розшифровують це так: шарикопідшипникова, хромиста (цифра показує вміст хрому в десятих долях процента). Вони вміщують крім того від 0,95 до 1,15 % і близько одного проценту кремнію і марганцю (марка ШХ15СГ).

Склад швидкоріжучих сталей визначається за ГОСТ 19265-73. Вони приз- начаються для ріжучого інструменту відповідального призначення, як правило складного у виготовленні і тому дорогого. Ці сталі виготовляють під такими марками: Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р6М5, Р9Ф5, Р18К5Ф2, Р10К5Ф5 та ін. Буква Р походить від англійського “rapid” – швидкий, цифра після букви означає вміст вольфраму, інші основні елементи позначають по загальному правилу позначення елементів в легованих сталях.

Ресорно-пружинні сталі використовують за ГОСТ 14959-79 таких марок: 65, 70, 75, 65Г, 50С2, 55С2, 50ХФА, 50ХГФА, 60С2ХА та ін. Розшифровують марки за принципом конструкційних, вуглецевих і легованих сталей.

2. Чавуни

1. Сірі чавуни згідно ГОСТ 1412-85 маркують двома буквами СЧ (сірий чавун) і числами. Перше число означає мінімальне допустиме значення границі міцності на розтяг в кгс/мм², друге – мінімальне допустиме значення границі міцності при згині в кгс/мм². Наприклад, Сч 12-28, означає сірий чавун.

2. Ковкий чавун згідно ГОСТ 1215-79 маркується буквами КЧ і числами. Перше число – допустиме значення границі міцності при розтягу в кгс/мм², друге – мінімально допустиме значення відносного розтягу в %. Наприклад КЧ 30-6 означає ковкий чавун.

3. Високоміцний чавун згідно ГОСТ 7293-70 маркується буквами ВЧ і числами. Перше число – мінімальне допустиме значення границі міцності при розтягу в кгс/мм², друге – мінімально допустиме значення відносного розтягу в %. Наприклад, ВЧ 60-2 означає високоміцний чавун.

3. Сплави з кольорових металів

Існує велика кількість різних марок сплавів їх кольорових металів. Доцільно розглянути основні види сплавів на основі міді, алюмінію, магнію, титану.

1. Сплав на мідній основі

   1. Бронзи. Бронзами історично називають сплави міді з оловом (олов’яні). Існують і інші бронзи (не олов’яні): алюмінієві, кременисті, берилієві, свинцеві. Бронзи маркують буквами Бр, потім пишуть елементи, що входять в бронзу і за ними в тому ж порядку пишуть вміст елементів в %. Елементи позначають українськими буквами: О – олово, Ц – цинк, С – свинець, Мн – марганець, Н – нікель, К – кремній, А – алюміній і т.д. Наприклад, Бр. ОЦ10-2 – означає: бронза із вмістом олова і цинку відповідно 10% і 2%. Ця бронза відноситься до олов’янистих.

   2. Латуні. Латунями називають сплави міді і цинку, а також з добавками необхідної кількості інших елементів. Згідно ГОСТ 17711-72 латуні поділяють на дві групи: прості і спеціальні. Прості латуні Л96, Л90, Л80, Л68, Л62 (Л – латунь, цифри – вміст міді в процентах, решта – цинку).

Спеціальні латуні, що містять мідь, цинк та інші елементи, позначають буквами Л, справа від якої пишуть буквені позначення спеціально введених елементів, потім цифру, що показує процент міді, далі проценти інших елементів в тій же послідовності, в якій записані самі елементи. Наприклад, ЛС64-2 містить 64% міді, 2% свинцю, решта цинк.

3. Сплави на алюмінієвій основі

Існує багато сплавів на алюмінієвій основі з різними кількостями легова- них елементів. Згідно ГОСТ 4784-97 їх поділяють на дві групи: деформовані сплави і литі сплави.

1. Деформовані алюмінієві сплави

Деформовані сплави поділяють на дві підгрупи: деформовані, не зміцнені термічною обробкою; деформовані, зміцнені термічною обробкою. До першої відносяться сплави алюмінію з марганцем або магнієм: АМн, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, де А – алюміній, Мн – марганець, Мг – магній, В – ванадій. Цифра за буквою означає вміст елемента. До других відносяться дюралюміній (твердий алюміній) марок Д1, Д6, Д16, високоміцний алюмінієвий сплав В-95, сплави для поковок і штампувань АК6, АК8, АК2, АК4. Цифри означають умовний номер сплаву.

2. Литі алюмінієві сплави

Литі алюмінієві сплави за хімічним складом поділяють на 5 підгруп: висококремнисті силуміни, низькокремнисті силуміни, алюмініємагнієві сплави, алюмініємедисті сплави і цинкові суміші.

Позначають ці сплави так: А – алюмінієвий сплав, Л – літій, а за ним ставлять умовний номер сплаву: АЛ2, АЛ3, АЛ4, АЛ5 і т.д. Хімічний склад визначають за ГОСТ-ом або в довіднику.

3. Магнієві сплави

Деформуючі магнієві сплави. Згідно ГОСТ 14957-79 деформуючі магнієві сплави позначають буквами МА і цифрою, умовний номер сплаву: МА-2, МА-3 і т.д.

Литі магнієві сплави. Такі сплави позначають за ГОСТ 2856-79 буквами МЛ і цифрою – умовним номером сплаву: МЛ2, МЛ3, МЛ4 і т.д.

3. Титан і його сплави

Титан, дякуючи своїм механічним і фізичним властивостям, широко використовують у промисловості. Застосовують технічний титан та його сплави з алюмінієм, марганцем, хромом, молібденом і ванадієм.

Технічний титан буває двох марок ВТА-1, ВТ1-2. Сплави титана згідно ГОСТ маркують так: ВТ3, ВТ3-1, ВТ-4, ОТ4, ВТ6, де ВТ і ОТ умовні буквені позначення, а цифри – умовні номера сплавів. Основним легуючим елементом в титанових сплавах є алюміній. Його вміст в сплавах від 4 до 6,8%. Алюміній збільшує міцність, жаростійкість і опір титанових сплавів до окислення при високих температурах.