Файл: лекции СОВ МАТ И ТЕХ.docx

Трещиноустойчивость чугунов возрастает с повышением содержания углерода и кремния; увеличение содержания серы снижает трещиноустойчивость чугунов; увеличение содержания марганца до 0,9% повышает трещиноустойчивость, а при дальнейшем увеличении его содержания вероятность появления трещин возрастает. Опасность появления трещин резко возрастает при наличии в чугуне более 0,2% фосфора.

Чугунные отливки, полученные в кокилях, меньше поражены газовыми раковинами, чем отливки, полученные в песчаных формах, так как вследствие высокой скорости охлаждения металла в кокилях газы не успевают выделяться из расплава. Однако неправильная конструкция вентиляционной и литниковой систем, нарушения при окраске кокилей и подготовке расплава повышают вероятность образования газовых дефектов в отливке.

Чугун в большей степени, чем другие сплавы, способен изменять структуру в зависимости от скорости охлаждения и затвердевания отливки. Поэтому, управляя скоростью охлаждения чугуна, можно получать отливки с любой структурой. Большое влияние на структуру чугуна оказывает также его химический состав. В свою очередь, от структуры чугуна зависят механические свойства, износостойкость, герметичность, обрабатываемость отливки. Повышение скорости охлаждения отливки при литье в кокиль приводит к уменьшению количества и размеров графитных включений, к увеличению содержания перлита и уменьшению его зерна, что повышает механические и другие служебные свойства отливок.

9.12 Контроль качества отливок

Основным документом, в соответствии с которым производят контроль, является чертеж отливки, а также государственные стандарты, стандарты предприятий и другие документы, регламентирующие изготовление отливок. Отливка должна иметь конфигурацию и размеры, соответствующие чертежу. Она не должна иметь внешних и внутренних дефектов. На чертеже указаны размеры, масса отливки, марка сплава.

При контроле отливок проверяют состояние поверхности и внешний вид, размеры, механические свойства, в том числе твердость металла, химический состав, структуру металла, наличие внутренних дефектов. В зависимости от требований, предъявляемых к отливке, контролируют все перечисленные параметры или некоторые из них.

Контроль отливки по этому параметру осуществляет контролер литейного цеха, проверку других параметров ведут в лабораториях цеха или завода. Проверку механических свойств проводят на образцах, вырезаемых из отливки, или на образцах, изготовляемых из специально отлитых из того же металла проб. На крупных отливках для этой цели выполняют приливы, после литья отливки прилив отделяют от нее, изготовляют из него образец и подвергают его механическим испытаниям. Химический состав сплава определяют в процессе планки и у готовых отливок. Структуру металла контролируют по образцам. вырезанным из отливки или ее приливов. Наличие внутренних дефектов проверяют на целых отливках или отдельных ее частях.

При контроле состояния поверхности и внешнего вида каждую отливку оценивают на соответствие ее чертежу по конфигурации; проверяют наличие внешних литейных дефектов: недоливов, спаев, перекосов, трещин, раковин, пригара; проверяют правильность обрубки литников, прибылей, качество зачистки заливов, заусенцев, очистки от формовочной смеси, особенно в углах и «карманах» отливки.

При контроле внешнего вида отливки рассортировывают на группы. В первую группу относят отливки без каких-либо видимых дефектов. Это годные отливки по внешнему осмотру. Ко второй группе относят отливки с небольшими дефектами, которые легко можно исправить, например отливки, у которых плохо зачищено место обрубки литниковой системы, не полностью выбиты стержни. Это годные отливки, но требующие доработки. Третья группа — отливки с небольшими дефектами, например перекосами. Годность таких отливок определяет технолог литейного цеха, иногда совместно с технологом механического цеха. Четвертая группа — отливки, требующие исправления брака, заварки трещин, наварки плоскости для оформления требуемого размера и т. д. К пятой группе относят неисправимый брак.

Контроль размеров отливок. Основными причинами несоответствия размеров отливок, получаемых в песчано-глинистых формах, являются: отклонения размеров модельного комплекта, износ моделей и стержневых ящиков, неточность сборки формы, повреждение формы при извлечении модели или установке стержня, отклонение температуры отливки от заданной при термической обработке, механические повреждения, возникшие при выбивке, обрубке, очистке и перемещении.

Для предупреждения несоответствия размеров отливок по вине модельной оснастки последнюю тщательно проверяют. Обязательна проверка первой партии отливок, полученных по новой оснастке.

Механические испытания отливок. Их проводят для определения прочности, пластичности сплавов. Мерой прочности служит также твердость металла.

Прочность — свойство сплава сопротивляться разрушению под воздействием внешних сил.

Пластичность — способность сплава не разрушаться при значительных остаточных деформациях. Мерой пластичности служит относительное удлинение сплава перед разрушением его при испытании на прочность растяжением. Прочностные и пластические характеристики сплавов контролируют на испытательных машинах. Свойства сплавов воспринимать ударные нагрузки определяют разрушением образцов на специальном маятниковом копре.

Твердость — свойство сплава сопротивляться внедрению в него другого тела. Твердость сплава в литом состоянии определяют на прессе Бринелля вдавливанием в отливку стального закаленного шарика. Мерой твердости сплава является величина нагрузки отнесенная к площади отпечатка от шарика.

Контроль химического состава отливок. В химической лаборатории проводят контроль соответствия состава металла отливки паспортным значениям. Контроль содержания углерода в стали проводят, как правило, ускоренным методом. Анализ сплава в процессе плавки позволяет своевременно повлиять на состав сплава, откорректировать химический состав сплава перед разливкой.

В последнее время на заводах нашей страны стали использовать автоматические установки для контроля химического состава разнообразных сплавов. Для анализа сплава по всем основным компонентам требуются считанные минуты. Содержание малых добавок (десятые и сотые доли процента) в сплаве определяют на установках спектрального анализа.

Металлографический анализ отливок. Его проводят для установления структуры металла, для контроля распределения в металле различных кристаллических фаз, проверки наличия неметаллических включений, пор и т. д. Для анализа готовят образцы со шлифованной или полированной поверхностью. Макроанализ проводят изучением поверхности шлифа невооруженным глазом или при небольшом увеличении. Микроанализ проводят при большом увеличении, используя оптические, а также в отдельных случаях и электронные микроскопы.

9.13 Способы исправления литейных дефектов

Дефекты в отливках определяют визуально, с помощью люминесцентного контроля, магнитной или цветной дефектоскопии, рентгеноскопии, гамма-дефектоскопии, ультразвуковыми и другими методами.

Применяется несколько методов исправления дефектов в отливках. Замазками или мастиками проводят декоративное исправление незначительных поверхностных дефектов отливок. С целью устранения пористости отливки пропитывают различными составами. Раковины, трещины и сквозные отверстия на необрабатываемых в дальнейшем поверхностях отливки устраняют с помощью газовой или электрической сварки.

9.14 Непрерывные процессы в металлургии и машиностроении

Александр Иванович Целиков - ученый-металлург, конструктор прокатных станов, металлургических машин и агрегатов, автор более 140 изобретений. Внес значительный вклад в становление и развитие советского металлургического машиностроения. Лауреат Ленинской и Государственных премий СССР. В 1928г. окончил Московское высшее техническое училище им. Н.Э.Баумана. Будучи еще студентом этого училища, начал работать конструктором в Бюро металлургических и теплотехнических конструкций. В 1932г. перешел работать на металлургический завод в Ижевске, где руководил сначала проектированием и строительством прокатного цеха, а затем монтажом и пуском блуминга. С 1935г. начал заниматься научно-исследовательской и преподавательской работой. В 1943г. ему было присвоено звание профессора. В 1953г. избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1964г. - академиком. С 1959г. - директор Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института металлургического машиностроения (ВНИИметмаш).

За всю историю человечества до начала текущего столетия было произведено черных металлов около 1,2 млрд. т, а всего за 75 лет этого столетия получено чугуна и стали свыше 11 млрд. т, т.е. в 10 раз больше. В связи с интенсификацией добычи металлов мировые запасы богатых железных руд начнут в ближайшие 50-60 лет исчерпываться, поэтому недалеко то время, когда будут использоваться в основном весьма бедные руды. Вынужденный переход на менее богатые руды наблюдается и в настоящее время. Например, даже в СССР, занимающем одно из первых мест в мире по количеству разведанной железной руды, среднее содержание железа в сырой руде составляло в 1950 г. около 51%, а в 1980 г. - 35%. Это обстоятельство вызывает постепенное увеличение доли затрат на сырье, в связи с чем стоимость чугуна и стали, несмотря на ожидаемое дальнейшее совершенствование металлургических агрегатов, в принципе должна из года в год возрастать. На основании сказанного проблема повышения качества металлургической продукции с целью более экономного использования металла будет становиться с каждым годом все более актуальной, причем эта проблема касается не только черных, но и цветных металлов.