Литейные свойства чугуна, стали, цветных металлов.

Специальные виды литья

 

Качества литья зависит от литейных свойств металлов.

1. Жидкотекучесть – способность сплава в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить контуры полостей формы и стержней. Она определяется по специальным технологическим пробам, заполняемым жидким сплавом при некоторой постоянной температуре заливки.

2. Плотность – свойство металла давать отливку без углублений, внутренних пузырей, пустот и газовых пор, возникающих в ней вследствие выделения газов, растворенных в жидком металле при охлаждении.

3. Усадка  – уменьшение объема сплава при охлаждении его в форме, при этом образуются полости (усадочные раковины или рыхлоты).

4. Ликвация – неоднородность по химическому составу как в отдельных частях отливки (зональная ликвация), так и в отдельных кристаллитах сплава (внутри дендритная, внутрикристаллическая ликвация); кроме того, она может иметь место при значительно разной плотности составляющих сплава (ликвация по плотности).

Ликвация – крайне нежелательное явление в отливках, т.к. она может привести к понижению их свойств и даже к поломке в ликвационных зонах.

5. Поглощение газов. Металлы и сплавы способны поглощать значительное количество различных газов (водород, азот, кислород, окись углерода, углекислоту, метан и т.д). Эти газы могут находиться в следующих состояниях:

а) в виде механических, сравнительно крупных включений, получившихся при перемешивании жидкого сплава с воздухом или др. газами;

б) в растворенном состоянии;

в) в виде химических соединений (окислы, нитриды, гидриды).

Поглощение газов при нагреве и плавлении металлов и сплавов происходит преимущественно из атмосферы печи, из ржавчины, из влаги исходных материалов и топлива.

При выделении газов в отливке при определенных условиях могут образовываться газовые раковины.

Причиной образования газовых раковин являются то обстоятельство, что по мере понижения температуры жидкого сплава уменьшается растворимость газов, и они должны выделятся из сплава, но при понижении температуры значительно увеличивается вязкость сплава, что затрудняет выведение газовых пузырьков.

Специальные методы литья являются прогрессивными способами изготовления отливок. По сравнению с литьем в песчаных формах они имеют ряд преимуществ: повышают качество, чистоту и точность литья, улучшают структуру и свойства отливок, позволяют значительно механизировать производство литых изделий и снизить их стоимость, способствуют повышению производительности и улучшению условий труда.

Кокильное литье – процесс производства отливок в металлических формах, изготовленных из чугуна, стали или алюминиевых сплавов. Используют их не один раз, как песчаную форму, а многократно. Кокили обладают высокой теплопроводностью, поэтому залитый в них металл охлаждается и закристаллизовывается значительно быстрее, чем в песчаной форме. В результате повышается производительность труда и снижается стоимость отливок.

Центробежное литье - жидкий металл заливается во вращающуюся форму. Под действием центробежной силы он «отбрасывается» к стенкам формы, где и затвердевает. Металл уплотняется (отсутствуют газовые пузыри). Шлаковые и неметаллические включения собираются на внутренней части пустотелой отливки в зоне припуска, удаляемого при последующей механической обработке.

Улучшается качество металла. Для получения центральных отверстий стержни не нужны, т.к. под действием центробежных сил металл сам распределяется у стенок формы и центральное отверстие получается само собою. Процесс изготовления форм значительно упрощается. Формы изготовляют либо из металла, либо футеруются песчано-глинистыми смесями.

Центробежное литье выполняется на специальных машинах с горизонтальной (для получения отливок, имеющих форму тел вращения) или вертикальной осью вращения (для фасонного литья: колеса, шестерни, втулки). Наружные стенки отливки получаются малой толщины.

Недостаток метода – высокая стоимость литейных форм.

Литье под давлением - расплавленный металл заполняет металлическую форму под давлением. Литейная форма изготовляется с большой точностью, с тщательно подогнанными частями. Поверхность полости хорошо полируется. Получить под давлением чугунное или стальное литье весьма затруднительно, поскольку заливаемые расплавленные чугуны и сталь, имеющие высокую температуру, отрицательно влияют на литейную форму. Поэтому литье под давлением применяется в основном для получения отливок из сплавов цветных металлов.

Литьем под давлением можно получить миниатюрные детали с малой толщиной (до 0,8 мм), минимальный диаметр отверстия до 1 мм, дальнейшей обработки эти детали не требуют.

Давление на металл осуществляется либо сжатым воздухом (компрессорные машины), либо поршнем (поршневые машины). В компрессорных машинах осуществляется литье под низким давлением (обычно 5 – 8 атм.), а в поршневых – под высоким давлением, достигающим сотен или несколько тысяч атмосфер.

Контрольные вопросы

1. Перечислите литейные свойства металлов.

2. Дайте определение жидкотекучести.

3. Дайте определение плотности.

4. Дайте определение усадки.

5. Дайте определение ликвации.

6. Назовите классификацию состояния газов.

7. Назовите разновидности специальных методов литья.

8. Назовите способы получения кокильного литья.

9. Назовите способы получения центробежного литья.

10. Назовите способы получения литья под давлением.