Файл: Posibnuk_PVZDM_litya.doc

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.12.2021

Просмотров: 3646

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИВАРНОГО

ВИРОБНИЦТВА


Широке розповсюдження ливарного виробництва (ливарне виробництво – foundry) пояснюється значними його перевагами по відношенню до інших способів виготовлення заготовок (заготовка – workpiece, flank, billet) (кування, штампування). Литтям можна виготовляти заготовки практично будь-якої складності, ваги та розмірів з мінімальними припусками на механічну обробку (припуски на обробку – machining allowance). Крім того, виготовлення литих заготовок (виливків) значно дешевше, ніж заготовок, виготовлених обробкою тиском (поковок).


    1. Загальна технологічна схема виготовлення виливків


Суть ливарного виробництва полягає в тому, що фасонну заготовку виготовляють заливанням рідкого металу в ливарну форму (ливарна форма – casting, mould), порожнина якої за розмірами і конфігурацією відповідає потрібній деталі. Виготовлення виливків – це досить складний комплекс технологічних процесів. Технологія виготовлення виливків починається з виготовлення моделей виливків та елементів ливникової системи (ливникова система – gating system), стержневих ящиків, опок (ливарна опока – casting box, moulding frame), модельних плит, шаблонів (шаблон – template) для перевірки розмірів форми та стержнів. Усе це називається модельним комплектом (модельний комплект – model set) і виготовляється в модельному цеху заводу.

На складі формувальних матеріалів (формувальні матеріали – moulding materials) їх (матеріали) висушують, просівають і відправляють у відділення для приготування формувальних (формувальна суміш – moulding mixture) і стержневих сумішей (стержнева суміш – core mixture, core sand).

Ливарні форми та стержні виготовляють у формувальному та стержневому відділеннях цеху. Там же і складають форми. Весь цей процес називають формуванням (формування – forming).

Важливою ланкою технологічного процесу є приготування рідкого металу – плавлення, яке починається з підготування шихтових матеріалів на складі цих матеріалів. Тут їх сортують і після перевірки хімічного складу подають у плавильне відділення. Розплавлений метал з печей зливається в розливальні ковші і подається для заливання у форми. Після заливання, кристалізації металу, охолоджені виливки виймають (вибивають) з форми і направляють у відділення для очищення від пригару (непригарність – non-stickiness) і обрубування залишків ливникової системи. Потім очищені виливки направляються у відділ технічного контролю. Придатні виливки в разі необхідності піддають термічній обробці для зняття внутрішніх напружень: відпалу, нормалізації, штучному старінню. Потім (при необхідності) виливки знову контролюють і подають на механічну обробку. Відпрацьована формувальна суміш після охолодження та регенерації повторно використовується для виготовлення ливарних форм.


    1. Класифікація ливарних сплавів


Чавуни. Чавун є найбільш розповсюдженим матеріалом для виготовлення фасонних виливків. Чавунні виливки за масою становлять біля 75% від загальної кількості виливків. Таке широке розповсюдження чавун отримав завдяки хорошим технологічним властивостям і відносній дешевизні порівняно з іншими ливарними сплавами. Сфера використання чавуну постійно розширюється внаслідок безперервного підвищення його механічних і технологічних характеристик, а також розробки чавунів нових марок із спеціальними фізичними та механічними властивостями.

Ливарні чавуни поділяються на сірі, ковкі, високоміцні та чавуни з вермикулярним графітом в залежності від форми графітних включень.

Сірий чавун (сірий чавун – grey cast iron)– найбільш дешевий ливарний сплав. Має порівняно високі механічні властивості, відносно низьку температуру плавлення і дуже гарні ливарні властивості: високу рідкоплинність (рідкоплинність – yield, flow), низькі лінійну та об’ємну усадку (усадка – shrinkage; лінійна усадка – linear shrinkage; об’ємна усадка – volume shrinkage) (0,9...1,3%), завдяки чому із сірого чавуну можна отримувати якісні виливки без усадкових раковин (усадкові раковини – shrink hole, contraction cavity), тріщин, жолоблення та інших дефектів.

Сірий чавун – складний сплав, хімічний склад якого коливається в таких межах: 3,2...3,8% С; 1,0...3,5% Si; 0,5...0,8% Mn; 0,2...0,4% Р; до 0,12% S. Сірий чавун поділяється на марки: СЧ10; СЧ15; СЧ20; СЧ25; СЧ30; СЧ35; СЧ40; СЧ45 (С – сірий, Ч – чавун, цифри показують міцність чавуну в кГ/мм2). Твердість сірого чавуну коливається від НВ129 до НВ269 в залежності від марки.

Сірий чавун малочутливий до надрізів та інших концентраторів напружень, що пояснюється наявністю графітних включень, у вигляді пластинок, які, власне, вже є внутрішніми надрізами і додавання до них нових зовнішніх надрізів не викликає зниження міцності (міцність – strength). Сірий чавун має здатність розсіювати вібраційні коливання при змінних навантаженнях, тому станини металорізальних верстатів, деталі дизелів, компресорів, корпуси редукторів тощо виготовляють із сірого чавуну. Використовувати ж сірий чавун для деталей машин, що зазнають ударних навантажень, не можна, оскільки він досить крихкий і має низьку пластичність (пластичність – plasticity) (відносне видовження менше 0,5%).

Споживачами чавунного литва є такі галузі промисловості як автомобільна, тракторна, сільськогосподарська, верстатобудування та ін.

Ковкий чавун (ковкий чавун – malleable cast iron)– це суто ливарний матеріал, а назва свідчить тільки про його більшу пластичність порівняно із сірим чавуном. ковкий чавун поділяється на марки: КЧ30-6; КЧ33-8; КЧ35-10; КЧ37-12; КЧ45-6; КЧ50-4; КЧ56-4; КЧ60-3; КЧ63-2 (К – ковкий, Ч – чавун, перші дві цифри показують міцність у кГ/мм2, другі – відносне видовження в процентах). Хімічний склад ковкого чавуну знаходиться в межах: 2,4...2,8% С; 0,8...1,4% Si; 0,3...1,0% Mn; 0,08...0,1% S; до 0,2% P.

Ковкий чавун використовується головним чином для виготовлення дрібних тонкостінних виливків (товщина стінки не більше 40...50 мм) для сільськогосподарських машин, автомобілів, тракторів, запірної арматури та інших деталей масового виробництва. Завдяки пластівчастій формі графітних включень ковкий чавун має досить високі міцність і пластичність, займаючи проміжне положення між сірим чавуном і сталлю (сталь – steel). Однак, ковкий чавун має гірші ливарні властивості, ніж сірий, зокрема понижену рідкоплинність, більшу усадку, і як наслідок – підвищену схильність до утворення тріщин і усадкових раковин. Це викликає необхідність у піддатливій (піддатливість – pliability, compliance) ливарній формі та масивних прибутках в ливниковій системі.

Високоміцний чавун (високоміцний чавун – high-strength cast iron) з кулястою формою графітних включень має понижені ливарні властивості, зокрема гіршу ніж сірий чавун рідкоплинність, підвищену усадку і, як наслідок, підвищену схильність до утворення дефектів ливарного походження, наприклад, усадкових раковин. Крім того, у виливках з високоміцного чавуну часто спостерігається зональна ліквація включень сірчистого магнію MgS2, які утворюються в чавуні при модифікуванні його магнієм. Незважаючи на це, високоміцний чавун широко використовується як конструкційний матеріал в сучасному машинобудуванні. З нього відливають важконавантажені і товстостінні деталі відповідального призначення: колінчасті вали для легкових і вантажних автомобілів, суден, прокатні валки, шестерні та інші деталі, що працюють в умовах ударних навантажень. В сучасному машинобудуванні доведені можливість і економічна доцільність заміни стальних виливків і поковок виливками з високоміцного чавуну.

Високоміцний чавун поділяється на марки: ВЧ 350-22; ВЧ 400-15; ВЧ 420-12; ВЧ 450-10; ВЧ 450-5; ВЧ 500-7; ВЧ 600-7; ВЧ 700-2; ВЧ 800-2; ВЧ 900-2; ВЧ 1000-2 (В – високоміцний, Ч – чавун, перше число вказує межу міцності на розтяг в МПа, друге число через дефіс – значення межі відносного видовження у відсотках.

Чавун з вермикулярним графітом (чавун з вермикулярним графітом – cast iron with vermiculite graphite) має ливарні властивості на рівні сірого чавуну, а механічні – ковкого; і як конструкційний матеріал знаходить останнім часом широке використання в різних галузях машинобудування для виготовлення деталей, які зазнають значних статичних, динамічних і циклічних навантажень: головок блоків циліндрів, випускних колекторів, гальмівних дисків, колінчастих і розподільчих валів, зубчастих коліс тощо.

До 1999 р. не було стандартів на чавун із вермикулярним графітом, і навіть це не перешкоджало його успішному використанню в машинобудуванні. Зараз існує ДСТУ 3326-99 ”Чавун з вермикулярним графітом”. Так цей чавун поділяється на марки: ЧВГ 300-4; ЧВГ 400-4; ЧВГ 500-1 (Ч – чавун, В – вермикулярний, Г – графіт, перше число вказує межу міцності на розтяг в МПа, друге число через дефіс – значення межі відносного видовження у відсотках.

Сталь як ливарний матеріал застосовують для виготовлення виливків деталей, які поряд з високою міцністю повинні мати добрі пластичні властивості, бути надійними та довговічними в експлуатації. На долю стального литва приходиться біля 20% (за масою) від усіх виливків. Ливарні властивості сталей набагато гірші ніж чавунів. Так, рідкоплинність вуглецевої сталі в середньому в два рази нижча рідкоплинності сірих чавунів (рідкоплинність підвищується із збільшенням вмісту вуглецю в сталі). Висока лінійна усадка (1,5...2,5%) сталі робить її дуже схильною до утворення тріщин, а висока об’ємна усадка, що може досягати 5...6% – до утворення усадкових раковин і усадкової пористості (усадкова пористість – shrinkage). Для попередження утворення дефектів усадкового походження необхідні великі прибутки, об’єм яких може досягати 60% об’єму виливка, що призводить до значного збільшення витрат металу. Це знижує коефіцієнт використання металу та підвищує собівартість деталей.

Сталь вуглецева якісна конструкційна (ГОСТ 1050-88) за хімічним складом поділяється на марки від Сталь 05 до Сталь 85, де число показує вміст вуглецю в сотих долях процента (відповідно 0,05%, 0,85%). Числа в марках сталі кратні 5 (10, 15, 20...85). Поділяється на киплячу (кп), напівспокійну (пс) і спокійну (без індексу). В деяких марках якісної сталі в кінці стоїть літера Г, що означає вміст марганцю до 1% (наприклад, Сталь 65Г). Умовно якісна вуглецева конструкційна сталь поділяється на низьковуглецеву (Сталь 05...Сталь 20), середньовуглецеву (Сталь 25...Сталь 40) та високовуглецеву (Сталь 45 ... Сталь 85).

Легованими називаються сталі, до складу яких крім заліза, вуглецю та неминучих домішок, входять легуючі елементи, які надають сталям визначених фізико-хімічних, механічних, технологічних або експлуатаційних властивостей. В марках легованих сталей про присутність легуючих елементів свідчить наявність літер: Н – нікель (Ni), Х – хром (Cr), Г – марганець (Mn), С – кремній (Si), В – вольфрам (W), Ф – ванадій (V), М – молібден (Mo), Д – мідь (Cu), К – кобальт (Co), Б – ніобій (Nb), Т – титан (Ti), Ю – алюміній (Al), Р – бор (B), А – азот (N). Але, якщо літера А стоїть в кінці марки, то це свідчить про те, що сталь має більш низький вміст сірки й фосфору (до 0,03% кожного), тобто є високоякісною (сірка і фосфор є безумовно шкідливими елементами у залізовуглецевих сплавах). Сталі, в марках яких у кінці не стоїть літера А, можуть мати вміст сірки та фосфору до 0,05...0,06%. Цифри після літер вказують на приблизний вміст відповідного елемента в процентах, але якщо вміст елемента складає 1,0...1,5% і менше, то цифра не ставиться. Перші цифри в марці сталі показують вміст вуглецю в сотих частках процента (в інструментальній сталі – в десятих частках процента). В деяких випадках, наприклад, в інструментальних сталях, які містять вуглецю більше 1%, цифри, що визначають його вміст, відсутні. Так, наприклад, інструментальна сталь з 1,45...1,70% С, 11,0...12,5% Cr і 0,5...0,8% Mo позначається Х12М.

Леговані сталі зазвичай поділяються на конструкційні, інструментальні та сталі особливих властивостей (електротехнічні, нержавіючі, жароміцні, зносостійкі тощо).

Для виготовлення виливків використовують вуглецеві та леговані сталі. Ливарні сталі позначають аналогічно конструкційним сталям. У марках вуглецевих ливарних сталей 15Л, 20Л – 60Л, легованих – 30ХГСЛ, 15Х18Н9ТЛ, 110Г13Л та інші, літера Л означає належність до ливарних сплавів.

Сплави кольорових металів (сплави кольорових металів – non-ferrous alloys) в структурі ливарного виробництва займають біля 5%. Цим сплавам притаманні деякі особливі фізико-хімічні, механічні та експлуатаційні властивості, що робить їх більш привабливими для використання в ряді галузей промисловості. Це, зокрема, такі властивості як висока корозійна стійкість (мідні сплави), висока питома міцність (питома міцність – specific strength), яка визначається як відношення границі міцності матеріалу до його густини (алюмінієві, магнієві, титанові сплави).

Алюмінієві сплави серед ливарних сплавів кольорових металів знайшли найбільш широке застосування (70% від загального випуску кольорового литва) завдяки високій питомій міцності, технологічності та досить високим фізико-механічним та експлуатаційним властивостям.

За ДЕСТУ 2839 – 94 ливарні алюмінієві сплави поділяються на п’ять груп:

  1. Сплави системи Al-Si-Mg, які маркуються літерами АК (А – алюміній, К – кремній) і цифрами, що вказують вміст кремнію у відсотках. Наприклад, ливарні алюмінієві сплави АК7, АК12 мають вміст кремнію, відповідно 7 і 12%.

  2. Сплави системи Al-Si-Cu, які маркуються літерами АКМ (А – алюміній, К – кремній, М – мідь) і цифрами, які вказують вміст кремнію й міді у відсотках, причому цифру ставлять одразу після відповідної букви. Якщо вміст відповідного компоненту 1%, то "1" не ставиться. Наприклад, АК5М, АК5М7 мають вміст кремнію 5% в обох сплавах і відповідно 1 і 7% міді.

  3. Сплави системи Al-Cu, у яких маркування проводиться аналогічно. Приклад таких сплавів АМ5; АМ4,5Кд (букви "Кд" – означають кадмій).

  4. Сплави системи Al-Mg. Приклад таких сплавів АМг4К1,5; АМг5К тощо (букви "Мг" – означають магній).

  5. Сплави алюмінію з іншими компонентами (Zn – 3,5…12%, Mg – 1,5…2,0%, Si – 6…10%). Наприклад, АК7Ц9, АЦ4Мг тощо (буква "Ц" – означає цинк).

Збереглося також маркування ливарних алюмінієвих сплавів літерами АЛ (А – алюміній, Л – ливарний) і цифрами, що вказують тільки на порядковий номер у відповідному ГОСТі, наприклад, АЛ2, АЛ8, АЛ19 та ін.

Найкращі ливарні властивості мають сплави системи алюміній-кремній, так звані силуміни. Вони широко використовуються в автомобільній, авіаційній, приладо-, машино-, суднобудівній та електротехнічній промисловості. З них отримують виливки деталей складної конфігурації, що працюють при середніх та високих навантаженнях.

Смотрите также файлы