книги / Технология металлов
..pdfТ а б л и ц а 41
Механические свойства и назначение магниевых сплавов
Марка |
Термическая |
прочноПредел |
пристирастяже бъ,ниик г / м м 2 |
Относительное удлинение6 % |
сплава |
обработка |
|
|
|
МЛ1 |
Без обра |
|
9 |
2 |
|
ботки |
|
|
|
МЛ2 |
Без обра |
|
9 |
3 |
|
ботки |
|
|
|
Н В |
|
Твердость |
Примерное назначение отливок |
|
40 . Детали повышенной плотности и не сложной конфигурации
30 Простые детали повышенной стой кости против коррозии и подвергаю щиеся сварке (детали бензомасляной арматуры и т. п.)
млз |
Без |
обра |
16 |
6 |
40 |
Несложные |
детали |
повышенной |
|||||||
|
ботки |
|
|
|
|
плотности |
(корпусы |
помпы |
и |
насосы, |
|||||
|
|
|
|
|
|
части арматуры и т. п.) |
|
|
|
||||||
МЛ4 |
Без |
обра |
16 |
3 |
50 |
Детали, |
работающие |
при |
безудар |
||||||
|
ботки |
|
|
5 |
50 |
ной нагрузке (части самолетов, двига |
|||||||||
|
Закалка |
22 |
телей, |
автомобилей, |
корпусы |
прибо |
|||||||||
|
Закалка и |
23 |
2 |
60 |
ров, |
инструментов и т. п.) |
|
|
|||||||
|
старение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЛ5 |
Без |
обра |
15 |
2 |
50 |
Детали, |
работающие с |
высокой на |
|||||||
|
ботки |
|
|
5 |
50 |
грузкой |
(детали |
самолетов, |
двигате |
||||||
|
Закалка |
22 |
лей, |
приборов |
и |
других |
конструк |
||||||||
|
Закалка и |
23 |
2 |
60 |
ций— тормозные барабаны и колодки, |
||||||||||
|
старение |
|
|
|
педали, |
кронштейны, |
фермы |
рамы, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
штурвалы, |
качалки |
и другие детали) |
|||||||
МЛ6 |
Без обра |
15 |
1 |
50 |
Детали, работающие с высокой и |
||||||||||
|
ботки |
|
|
4 |
60 |
средней нагрузками, различные корпу |
|||||||||
|
Закалка |
22 |
сы, |
детали приборов, |
аппаратуры и |
||||||||||
|
Закалка и |
23 |
1 |
65 |
т. п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
старение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЛ7 |
Без |
обра |
16 |
4 |
56 |
Детали |
двигателей приборов, |
нагре |
|||||||
|
ботки |
|
|
|
|
вающиеся |
при работе до |
200° С |
Отливки из антифрикционных сплавов
Для получения отливок с антифрикционными свойствами в основном применяют сплавы на оловянной и свинцовой основе, называемые баббитами. Из баббитов получают подшипники. Под антифрикционностью подшипникового сплава понимается со вокупность его свойств, обеспечивающих получение небольшого
19*
коэффициента трения между трущимися деталями при наличии смазки. Мягкая составляющая металла истирается и на поверх ности трения получаются углубления, в которых удерживается смазка, а твердая составляющая служит опорными местами, воспринимающими давление вала на подшипник, в результате чего коэффициент трения между трущимися частями понижает ся. Антифрикционный слой должен также интенсивно отводить тепло, выделяющееся при трении.
Для получения подшипников вкладыши отливают из стали или чугуна и заливают расплавленным баббитом, который образует внутри вкладыша антифрикционный слой. В зависимости от на значения подшипников и содержания в баббитах примесей раз личают несколько марок баббитов: Б90, Б83, Б 16, БН, БМ и др. Баббит марки Б90 содержит 88—89% Sn, 7—8% Sb, 2,5— 3,5% Си и применяется для вкладышей автомобильных моторов.
9.С П Е Ц И А Л Ь Н Ы Е М Е Т О Д Ы Л И Т Ь Я
Отливки деталей в формах, изготовляемых из формовочных смесей, имеет ряд недостатков- Так,-для получения отливки фор мы служат один раз, а затем разрушаются. Получаемые отливки имеют малую точность (большой припуск на механическую об работку) и недостаточную чистоту поверхности. Для устранения этих недостатков разработаны специальные методы литья, ко торые за последние годы получили широкое распространение. К специальным методам литья относятся литье в металлические формы, под давлением, центробежное и непрерывное литье, литье по выплавляемым моделям, литье в оболочковые формы и др.
Литье в металлические формы (кокиль)
Металлические формы или кокили изготовляют из чугуна, стали и меди. Стойкость форм находится в прямой зависимости от рода заливаемого металла, веса отливки, ее сложности и бу дет тем больше, чем ниже температура заливаемого металла, меньше вес отливки и проще ее форма. Металлические формы для легкоплавких сплавов цветных металлов выдерживают сот ни тысяч заливок. Стойкость формы при отливке деталей из чу гуна колеблется в пределах от 100 до 5000 заливок, из стали — от 30 до 500 заливок.
Литье в металлические формы применяется при массовом производстве отливок из алюминиевых, магниевых, медных спла вов, чугуна и стали. При отливке деталей из алюминиевых, маг ниевых и медных сплавов стержни делают металлическими, а при отливке стальных и чугунных деталей — из стержневых смесей.
Характерной особенностью литья в металлические формы является более быстрое затвердевание отливки вследствие боль шой теплопроводности металлической формы по сравнению с зем
разъемом, которые центрируются при помощи штырей. Для уси ления теплоотвода от отливки на наружной поверхности кокиля имеются охлаждающие ребра.
Литье под давлением
Процесс литья под давлением состоит в том, чтю расплавлен ный металл вводится в металлическую форму под давлением поршня или сжатого воздуха. Давление применяется от одной доли атмосферы до нескольких десятков и даже сотен атмосфер. С увеличением давления повышается жидкотекучесть металла, заливаемого в форму. Детали, получаемые литьем под давле нием, имеют чистую поверхность и точные размеры в преде лах ±0,03—0,08 мм, поэтому механическая обработка или почти полностью исключается, или сводится в основном к доводке раз меров деталей шлифовкой. Детали могут быть получены в гото вом виде с резьбой, отверстиями и весьма тонкими приливами и выступами. Металл в деталях приобретает мелкозернистую структуру и большую плотность вследствие быстрого охлаждения в металлической форме. Прочность деталей, отлитых этим мето дом, выше ,чем деталей, отлитых в земельных формах. При помо щи этого метода отливают мелкие тонкостенные детали из спла вов на основе'алюминия, магния и меди, а в последнее время — из стали. Для литья под давлением применяют машины поршневого действия с горячей и холодной камерами сжатия и машины компрессорного действия с неподвижной и подвижной камерами сжатия (рис. 111). Машины поршневого действия с го рячей камерой сжатия (рис. 111, а) применяют для отливки де талей из сплавов, имеющих температуру плавления до 450° С. Эти машины по конструкции подразделяются на ручные, полу автоматы и автоматы и работают по одному принципу. В чугун ную ванну 1 заливают жидкий металл и, подогревая ванну, поддерживают его температуру постоянной. Из ванны жидкий металл через отверстие 2 заполняет полость цилиндра 4 и под водящий канал «5. При повороте пусковой рукоятки обе половины формы закрываются. Одновременно с закрытием формы шту цер 6 прижимается к устью ходового канала формы 7. Затем автоматически включается пневматический цилиндр, под дей ствием которого поршень 5 поднимается и форма открывается, освобождая отливку. Затем форму обдувают и операция заливки повторяется. Производительность полуавтоматических машин до 250, автоматических — до 1000 заливок в час. Давление дости гает от 6 до 25 ат.
Машины поршневого действия с холодной камерой сжатия широко используют для получения отливок из тугоплавких цвет ных сплавов. Схема устройства этой машины показана на
6
I
5 6
и |
|
С |
|
Рис. 111. Машины для литья под давлением: |
|
а — поршневая е горкла камерой сжатия; |
б — компрессорная с |
неподвижной камерой сжатии; &— кои«рессорная с подвижной KJ. |
|
мерой сжатия; е — поршневая с холодной |
камерой сжатия |
рис. 111,2. Металл заливают дозировочным ковшом в цилиндр /, после чего поршнем 2 впрессовывают его в форму 3* Избыток ме талла остается на нижнем поршне 4. Затем поршень 2 отходят- в верхнее положение н избыток металла 5 ходом нижнего порш ня 4 удаляется из цилиндра. Форму открывают и отливки 6 уда*, ляют. Давление в таких машинах составляет 100—1000 от.
Машины компрессорного действия нашли широкое распре страненне для получения отливок из алюминиевых сплавов., Схема компрессорной машины с неподвижной камерой н с закрьк тон ванной приведена на рис. 111,6. Она работает по следую щему принципу: через отверстие / заливают жидки»! металл в ка-;-. меру сжатия 2 ч закрывают ее пробкой 3. Через отверстие 4' подается сжатый воздух от компрессора, который давит па по-,; верхноеть металлической ванны и вытесняет металл через потру* бок 5 в мундштук 6 н форму 7. Производительность машины 60—500 отливок в час. Основным недостатком ее является окне» ление большой поверхности металла воздухом, поступающим от компрессора.
Наиболее широкое распространение получили машины ком прессорного действия с подвижной камерон сжатия (рис. 111, в)., В чугунной ванне / расположена подвижная камера сжатия 2, на конце которой прикреплен мундштук 3, на другом конце ка меры имеется отверстие 4. После включения пускового механизма; камера поднимается тягами нз ванны и мундштук подходит к устью ходового канала формы 5. В то же время отверстие 4 вплотную подходит к втулке 6. Затем включается воздух, кото-, рын вгоняет расплавленный металл в форму. Давление примем няют 10—100 от. После удаления отливки и обдувки формы операция повторяется. Производительность таких машин 50— 500 отливок в час.
Центробежное литье
При центробежном литье жидкий металл заливается во вращающуюся форму, в которой он под воздействием центробежных сил распределяется по внутренней поверхности и затвердевает; Величина центробежной силы равна
Р —
где т — масса жидкости, г;
г— радиус тела вращения, см;
«= — угловая скорость вращения формы, сек-1.
Следовательно, центробежная сила прямо пропорциональна массе вращающегося тела, расстоянию от оси вращения ^квад рату числа оборотов формы. Так как вращение формы может
производиться вокруг вертикальной, горизонтальной или наклон ной оси, можно получить различные тела вращения. Однако этот способ литья применяется также при отливке фасонных деталей, не являющихся телами вращения. В данном случае ось вращения формы может не совпадать с геометрической осью отливаемых деталей. Полости, служащие формами для отливания деталей, располагаются симметрично по периферии вращающейся план шайбы, а заливка производится при помощи радиальных или тан генциальных питателей, соединенных с центральным литниковым кана лом, совпадающим с осью вращения.* Формы для центробежного литья представлены на рис. 112 и 113.
Рис. 112. Формы для центробеж |
Рис. 113. Песчаная форма с вер |
|
ного литья: |
тикальной |
осью вращения (а) |
а — металлическая форма с вертикаль |
и песчаная |
форма с расположе |
ной осью вращения: б — металлическая |
нием форм вне оси вращения (б) |
|
форма с горизонтальной осью вращения |
|
|
Способом центробежной отливки с вертикальной осью враще ния отливают детали небольшой длины: венцы червячных шесте рен, бандажи и др. На центробежных машинах с горизонтальной осью вращения отливают детали большой длины: чугунные водо проводные и канализационные трубы, стальные стволы орудий, гильзы цилиндров двигателей, втулки и др.
При центробежной отливке применяют металлические формы (изложницы) и земляные формы. При заливке в металлические формы чугунные отливки получаются с поверхностным отбелом на некоторую глубину и поэтому подвергаются последующему отжигу. Их нагревают до 850—950° С и медленно охлаждают до 300—350° С. При заливке в земляные формы отливки получаются без отбела и не нуждаются в отжиге.
Непрерывное литье
Непрерывное литье является одной из разновидностей литья в металлические формы. Жидкий металл равномерно и непре рывно заливается в металлическую форму и вытягивается с дру-
того конца ее в виде затвердевшего слитка, прутка* или трубы. Непрерывное литье слитков, прутков у трубных заготовок из чер ных и цветных сплавов производится вертикальным способом. Расплавленный металл из ковша заливают в охлаждаемую водой металлическую форму — кристаллизатор. Перед началом заливки в нижнюю часть кристаллизатора вставляют пробку (захватку), на которую льют металл. Когда уровень металла в кристаллиза торе будет на 20—25 мм ниже верхнего среза, включают мотор и валки вытягивают из кристаллизатора пробку и затвердевшую отливку. Одновременно сверху непрерывно заливают металл для поддержания постоянного уровня. Для получения чистой поверх ности отливки кристаллизатор совершает следующие три такта (способ Мясоедова): при первом такте кристаллизатор опускает ся вниз вместе с отливкой, при втором такте он движется быстрее отливки, как бы надвигаясь на нее; во время третьего такта кри сталлизатор возвращается в исходное положение со скоростью, большей, чем во время первого такта. Таким образом, первый
такт соответствует состоянию |
покоя слитка, второй — выдвига |
нию слитка в кристаллизатор |
и третий такт — выдвиганию его |
из кристаллизатора. Величина хода кристаллизатора при пер вом такте равна 10—15 мм, при втором такте 3—5 мм и при третьем 13—15 мм. Для уменьшения трения между стенками кри сталлизатора и слитком сверху поступает растительное масло. Капли масла, падая на мениск металла, скатываются и смазы вают стенки кристаллизатора. Расход масла составляет 120— 150 г на 1 тотлитого металла.
В последние годы освоена непрерывная отливка чугунного кровельного листа по способу проф. А. Улитовского и инж. Г Ни колаенко. Жидкий чугун при 1370—1400° С непрерывной струей из ковша поступает в воронку и через щелевой питатель попадает в щель между вращающимися в противоположные стороны вал ками, охлаждаемыми водой. Валки при вращении очищаются скребками, а образовавшаяся лента (в пластическом состоянии) проходит через обжимные валки и поступает на ротационные ножницы, разрезающие ее на листы. Ширина ленты 500, дли на 700 и толщина 0,6—1,2 мм. Чугунный лист получается отбе ленным и хрупким. Для уничтожения отбела и придания пластич ности листы подвергают термической обработке— отжигу при 970—1000° С в течение 2 час. и охлаждению в печи до 650° С в те чение 4 час. Дальнейшее охлаждение листов производится на воздухе.
Литье по выплавляемым моделям
В последние годы для получения различных фасонных отли вок из тугоплавких и твердых сплавов широко применяют метод литья по выплавляемым моделям. Точность отливок по этому ме
тоду составляет +0,04—0,05 на 25 мм длины. Чистота поверх ности отливок соответствует 4—6 классам. Отлитые детали, как правило, не подвергают механической обработке и лишь в неко торых местах шлифуют. По этому способу отливают различный инструмент (фрезы, метчики, сверла), лопатки газовых турбин и другие детали (рис. 114), изготовление которых механической обработкой является сложной и дорогой операцией, а иногда невозможной.
Процесс «получения отливок по выплавляемым моделям со стоит из следующих основных операций:
1.Изготовление образца (эталона) отливки.
2.Изготовление пресс-фор
мы, |
внутренняя полость |
кото |
|
|
|
рой |
соответствует |
по |
своим |
|
|
очертаниям будущей отливке, |
|
|
|||
но увеличена по сравнению с |
|
|
|||
ней на величину усадки модель Рис. |
114. Примеры литья по выплав |
||||
ного состава и металла. |
|
|
ляемым моделям: |
||
3. |
Запрессовка |
модельного |
а, б — лопатки газовой турбины; в — фре |
||
|
за из быстрорежущей стали |
||||
состава в пресс-форму, т. е. по |
|
|
лучение модели отливки.
4.Прикрепление к модели литниковой системы, создание бло ка моделей.
5.Покрытие полученного блока специальной огнеупорной ке рамической облицовкой.
6.Формовка блока в опоке.
7.Нагрев изготовленной литейной формы до 120—150° С для вытопки модельного состава и прокаливание ее при 900—950° С для удаления остатков модельного состава.
8.Заливка металла в подогретую до 750—800° С форму,
9.Выбивка и очистка отливок.
Эталон отливки изготовляют из стали или латуни. При изго товлении эталона учитывают усадку модельного состава, металла и расширение полости формы при нагреве ее до 900° С.
Пресс-формы изготовляют из стали, легкоплавких сплавов или из пластмассы. Существуют различные способы изготовления пресс-формы: 1) из заготовки механической обработкой; 2) от ливкой; 3) механической обработкой и отливкой (комбинирован ный способ).
Выбор способа изготовления пресс-форм определяется количе ством моделей, подлежащих отливке, точностью и сложностью. Пресс-формы, изготовленные механической обработкой, стоят