Введение

Развитие современного машиностроения неотрывно связано с совершенствованием литейного производства. Продукция литейного производства чрезвычайно разнообразна. Масса отливок колеблется от нескольких граммов до сотен тонн. Размеры отливок лежат в интервале от миллиметров до десятков метров. Постоянно снижается планка в отношении минимальной толщины стенки отливок, повышается степень их точности. Расширяется и номенклатура литейных сплавов, используемых для получения изделий с разнообразными свойствами.

Длительное время главным материалом для отливок служили железоуглеродистые сплавы. По массе отливки из черных сплавов еще долго будут занимать ведущее положение в структуре литейного производства. Однако с каждым годом возрастает доля отливок из, так называемых, цветных сплавов. К ним принято относить все остальные металлические материалы независимо от фактического цвета поверхности.

Справедливости ради следует отметить, что первым литейным материалом, освоенным человеком и был представитель цветных сплавов, а именно бронза. Бронзы и, позднее, латуни на протяжении нескольких веков были основным материалом литейщиков. Из них изготовляли орудия труда, оружие и, конечно, великолепные художественные изделия. В 18-ом веке на первое место выходит более универсальный материал – чугун, послуживший основой развития машинной индустрии. В дальнейшем было освоено и производство отливок из более прочной стали. Ресурсы черных сплавов не исчерпаны по настоящее время, их лидерство неоспоримо, но неоспорим и прогресс в применении цветных сплавов.

В начале двадцатого века были разработаны новые сплавы на основе алюминия и магния. Они позволили существенно расширить номенклатуру металлических промышленных изделий, уменьшить их массу, расширить области применения. Второе рождение отметили и медные сплавы. Началось освоение фасонного литья из специальных бронз и латуней. Чуть позднее разработаны цинковые сплавы для литья под давлением. В предвоенные годы освоено литье из никелевых сплавов. С 1950 года начались работы по разработке технологии плавки и литья титана и его сплавов, а также таких металлов, как цирконий, молибден, вольфрам, хром и редкоземельных металлов.

Освоение новых сплавов послужило толчком к перестройке технологических процессов литейного производства. Появились новые плавильные агрегаты, новые огнеупорные, формовочные и стержневые материалы. Широкое развитие получили специальные способы литья. Все это было бы невозможно осуществить без широкого развития научных исследований литейных процессов. В России появились новые научные школы металловедов и литейщиков. Кафедры литейного производства созданы в МВТУ им. Баумана, в Ленинградском политехническом институте и в Московском институте цветных металлов и золота.

В области литейного призводства цветных сплавов следует отметить особую роль А.М. Бочвара и его сына академика А.А. Бочвара. Научные положения и открытия, сделанные А.А. Бочваром, проф. А.Г. Спасским и их учениками позволили обобщить огромный фактический материал по производству отливок и использовать его при разработке современных методов литья. А.А. Бочвару принадлежит заслуга в установлении закономерных связей между составом сплава (положением на диаграмме состояния) и его литейными свойствами.

В настоящее время исследование традиционных цветных сплавов и разработка новых композиций тесно связаны с экономическими проблемами. Цветные металлы в пять – десять и более раз дороже железоуглеродистых сплавов и стоимость их имеет тенденцию к непрерывному росту из-за истощения сырьевых ресурсов и удорожания энергии. С этим связано и стремление к наиболее полному использованию лома и отходов цветных металлов и сплавов.

Научно-технический прогресс характеризуется непрерывным возрастанием параметров машин, приборов и сооружений. Увеличиваются нагрузки, скорости, мощности агрегатов, повышаются температурные условия работы деталей, увеличивается агрессивность сред, в которых они работают. Условия крупносерийного и массового производства требуют улучшения технологических свойств. Новые отрасли техники – атомная, аэрокосмическая, радиоэлектроника и другие требуют материалов, которых ранее не существовало. Все это может быть решено улучшением свойств давно известных и широким внедрением новых цветных сплавов. Производство отливок из сплавов цветных металлов представляет собой весьма перспективную область литейного производства.

Целью настоящего учебного пособия является восполнение недостатка в учебной литературе в части цветных сплавов и технологии их плавки по дисциплине «Литейные сплавы и плавка». В пособие включены и справочные данные по свойствам промышленных сплавов, что облегчает работу студентов над курсовыми проектами и при дипломном проектировании.