1463

Твердость записывают с указанием действовавшей при испы­ тании силы (например, tfd50).

Испытание падающим бойком (способ Шора)

При испытании по способу Шора твердость определяется вы­ сотой обратного подъема бойка, свободно падающего внутри «вертикальной трубки с определенной высоты (рис. 75). Обрат­ ный подъем бойка возникает вследствие его удара о поверх­ ность испытуемого материала, от твердости которого зависит высота подъема. Твердость по Шору является условной безраз­ мерной величиной.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ

При определении вязкости материалы подвергают динамиче­ ской нагрузке, т. е. их испытывают ударом. Материалы, легко разрушающиеся под действием удара без заметной пластиче­ ской деформации, называются хрупкими, а материалы, стойкие

§>

!>

5

Р и с. 76. И сп ы тан и е вязкости:

а й— образец; б — испытание

против удара и разрушающиеся после значительной пластиче­ ской деформации — вязкими. Наиболее распространено испыта­ ние на -излом и мало распространено испытание на разрыв. Оба 'вида относятся к ударным, или динамическим, испытаниям.

Для ударного испытания на излом служит образец квадрат­ ного сечения, ослабленный в середине поперечным надрезом (рис. 76, а). Он помещается на опоры маятникового копра так, чтобы удар бойка маятника приходился с противоположной сто­ роны надреза (рис. 76, б). При ударе в глубине надреза возни­ кает объемное напряженное состояние, которое затрудняет пла­

стическую деформацию материала и увеличивает его склон­ ность к хрупкому разрушению.

Маятник, падая с некоторой высоты и 'встречая на своем пути образец, разрушает его и проходит дальше с некоторым подъе­ мом. Работа маятника, затраченная на излом образца состав­ ляет

А = Q(H — h) кГм,

где Q —вес маятника, кг;

Н — высота подъема маятника до удара, м;

h — высота подъема маятника после удара, м. Так как

Н = г (1 —cos а)

и

h =г(1 — cosp),

где г — радиус маятника, м; а — угол подъема маятника до удара;

Р — угол подъема маятника после удара,

то

А = Qr (cos р —cos а).

Характеристикой вязких свойств материала служит ударная вязкость:

а= 4 кГм/см2

г

ным развитием трещин, чему способствует также и концентра­ ция больших местных напряжений. Однако напряжения, вели­ чина которых меньше определенного значения, не вызывают образования трещин и разрушения материала даже при неогра­ ниченно большом числе перемен этих напряжений. При испыта­

т ре щин, н а з ы в а е т с я п р е д е л о м в ы н о с л и в о с т и . Предел выносливости определяют на специальных машинах при всех видах деформации, т. е. при растяжении сжатии, кручении

Рис. 77. Предел выносливости при изгибе

и изгибе. Наиболее распространено испытание на выносливость при изгибе. Кривая испытаний устанавливает зависимость меж­ ду напряжением а и числом перемен напряжений п до разруше­ ния (рис. 77). Кривая асимптотически приближается к ординате, равной пределу выносливости ок•

Глава V

ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литейным производством называется процесс получения раз­ нообразных фасонных отливок путем заливки жидкого металла © литейные формы. С этой целью в основном используются разо­ вые формы, изготовленные из формовочной смеси, и постоян­ ные— из чугуна, стали и других материалов.

Фасонные отливки (заготовки, детали машин и изделия) от­ ливают из чугуна, стали, медных, алюминиевых, магниевых и других сплавов. Вес отливок может быть самым разнообраз­ ным: от нескольких граммов до сотен тонн. Методом литья можно получить фасонные отливки такой сложной конфигурации, кото­ рые с помощью других видов производсгва (ковки, штамповки, сварки, механической обработки) изготовить невозможно.

Литейное производство имеет большую историю. Установле­ но, что оно существовало еще за 5000 лет до нашей эры. Русский, народ славился литейными мастерами. В 1554 г. были отлиты пушки калибром 650 мм. В 1594 г. литейщик Андрей Чохов отлил

Михаилом отлил величайший в мире царь-колокол весом 1200 пу­ дов (19 200 кг). Царь-колокол является образцом литейного ис­ кусства по изяществу формы и отливки, а также по всей величи­ не. В 1782 г- в Петербурге была отлита статуя «Медного всадника» весом 1300 пудов (21 200 кг) и высотой 10 м.

Но несмотря на это, литейное производство еще до недавнего времени являлось ремеслом, основанным на опыте, интуиции и секретах, передававшихся по наследству.

Современное литейное производство из ремесла превратилось в науку. В нашей стране оно получило широкое распространение только после Октябрьской революции© связи с развитием маши­ ностроения. В современном машиностроении более60% (повесу) всех деталей изготовляют методом литья.

За прошедшие годы построены новые цехи и новые заводы с полной механизацией процессов производства и автоматиза­ цией отдельных участков. Разработаны и внедрены новые мето­

ды получения литых деталей: в постоянные формы, центробеж­ ным литьем, литьем под давлением, непрерывным литьем, литьем в оболочковые формы и др., .которые позволяют полу­ чать отливки высокого качества и с повышенной точностью.

1. ПРОИЗВОДСТВО о т л и в о к в РАЗОВЫХ ФОРМАХ

В литейном производстве около 95% всех отливок изготов­ ляют в разовых формах.

Рис. 78. Схема технологического процесса производства отливок

Разовая форма служит только один раз и разрушается при извлечении из нее отливки.

Схема технологического процесса производства отливок в ра­ зовых формах приведена на рис. 78.

Изготовление моделей, стержневых ящиков и опок

Модель по внешнему виду соответствует форме отливки. По модели изготовляют литейные формы из формовочных смесей. В стержневых ящиках изготовляют стержни из стержневых сме­ сей и устанавливают их в форму. Они образуют внутри отливки полости, отверстия, выемки и выступы.

На моделях изготовляют стержневые знаки. Это выступаю­ щие части модели, образующие углубления в форме для уста­ новки стержней при сборке ее.

Для индивидуального и мелкосерийного производства отливок модели и стержневые ящики изготовляют из дерева, а для мас­ сового производства — из металла. Иногда модели изготовляют из гипса или цемента.

Деревянные модели и стержневые ящики изготовляют из пиломатериалов (брусок, доски) следующих пород дерева: ольхи, клена, бука, сосны и липы. Дерево предварительно под­ сушивают при температуре 60—70° С. В досках и брусках не должно быть гнили, косослоя, трещин и других пороков. Нали­ чие влаги в древесине после высушивания не должно превышать

8— 10%.

Металлические модели изготовляют из чугуна, алюминиевых сплавов, бронзы, латуни и стали. Наибольшее распространение получили алюминиевокремниевые и алюминиевомедные сплавы, имеющие малый удельный вес, легко поддающиеся механической обработке и устойчивые в эксплуатации.

Опоки изготовляют из дерева, чугуна, стали и алюминиевых сплавов.

Формовочные материалы и смеси и требования, предъявляемые к ним

Формовочные материалы. Для изготовления форм и стерж­ ней применяют формовочные и стержневые смеси, состоящие из различных формовочных материалов (пески, глины, связующие

различной величины, глинистой составляющей и небольшого ко­ личества примесей. В зависимости от содержания этих компонен­ тов формовочные пески по ГОСТ 2138—56 подразделяются на классы.

Зерна песка имеют различную форму и величину. По форме зерен пески подразделяются на округлые, полуокруглые, остро­ угольные и осколочные.

Крупность песка определяется величиной зерен в основной фракции. Основной фракцией песка считается наибольшая сум­ ма остатков иа трех смежных ситах. В зависимости от величины зерен основной фракции формовочные пески подразделяются на группы (табл. 12).

В зависимости от величины остатка на крайних ситах основ­ ной фракции формовочные пески разделяются на две категории:

А (когда остаток на крайнем верхнем сите основной фракции больше, чем на крайнем нижнем сите) и Б (когда остаток на крайнем нижнем сите больше, чем на крайнем верхнем сите).

Согласно ГОСТ 2138—56, формовочные пески по характеру распределения зерен делятся на следующие группы:

1)пески с концентрированной зерновой структурой, у кото­ рых преобладающая масса зерен сосредоточена на трех смежных ситах;

2)пески с рассредоточенной зерновой структурой, у которых

главная масса зерен распределена более, чем на трех ситах.

К ним относятся пески:

а) крупные КРК —сумма остатков на ситах 04, 0315 и 025

не менее 60%; б) средние КРС —сумма остатков на ситах 0315, 025 и 016

не менее 60%; в) мелкие КРМ — сумма остатков на ситах 025, 016 и 01

не менее 60%; г) с общей рассредоточенностью КРО — в основной фрак­

ции на трех любых смежных оитах не менее 60%.

При маркировке формовочного песка на первом месте ста­ вится обозначение класса, на втором — обозначение группы и на •последнем — обозначение категории (например, песо,к марки К02А). Марку песка устанавливают после определения содер­ жания глинистой составляющей, зернового состава и содержания

примесей в песке.

Глинистой составляющей условно считают зерна величиной менее 22 мк независимо от их химического состава. Испытания проводят IB лабораторных условиях. Этим путем устанавливают вес исходной навески и высушенного песка. Разность в весе дает содержание в песке глинистой составляющей, которое должно быть выражено в процентах.

14 Н. А. Баринов и ДР-

Безглинистый песок исследуют дальше, определяя его зерно­ вой состав при помощи ситового анализа. С этой целью навеску песка просеивают на ситах, характеристика которых следующая:

Оита в наборе располагаются в порядке уменьшения разме­ ров. Навеску песка помещают на верхнее крупное сито (№ 2,5), которое сверху закрывают крыш,кой. Снизу под сито № 005 под­ ставляют металлический тазик. Набор сит устанавливают на специальный прибор, который совершает около 33 колебаний в минуту. Во время работы прибора по крышке верхнего сита ударяет колотушка со скоростью 180 ударов в минуту. Навеска песка просеивается на приборе в течение 15 мин., после чего набор сит снимают с прибора и взвешивают песок, оставшийся на каждом сите. Результаты взвешивания выражают в процен­ тах от веса первоначальной навески -(50 г) с учетом количества глины, определенного отмучиванием.

Для определения содержания примесей проводится химиче­ ский анализ песка по специальным методикам.

Ф о р м о в о ч н ы е г л и н ы состоят главным образом из одного или нескольких глинистых минералов и примеси других минералов.

Согласно ГОСТ 3226—57, формовочные глины в зависимости от минералогического состава разделяются на два вида: фор­ мовочную обыкновенную (Ф), содержащую каолинит, гидрослю­ дистые минералы, и формовочную бентонитовую, содержащую монтмориллонит, бейделлит и ферримонтмориллонит.

Формовочные обыкновенные глины в зависимости от их свя­ зующих свойств, определяемых пределом прочности на сжатие технологической пробы глины, делятся на следующие группы:

вВысокопрочная

ООсобопрочная

Взависимости от термохимической устойчивости формовоч­ ные обыкновенные глины делятся на три сорта (табл. 13).

Обозначение марки обыкновенной глины составлено из букв

ицифр, указывающих вид, группу и сорт глины, например глина марки ФС-1 (обыкновенная среднесвязующая первого сорта).