3. Изготовление отливок из различных сплавов

Отливки из серого чугуна. Чугун - многокомпонентный сплав железа с углеродом и другими элементами - является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок.

Серый чугун - самый дешевый конструкционный материал, обладающий достаточно высокой прочностью и износостойкостью, малой чувствительностью к внешним надрезам и высокой демпфирующей способностью. Обратите внимание на форму, величину и характер распределения графитовых включений в сером чугуне, а также на влияние C, Si, Mn, P и скорости охлаждения на микроструктуру чугуна. Рассмотрите методы повышения прочности чугуна (легирование и модифицирование), характеристики литейных свойств серого чугуна. Изучите устройство плавильных печей, применяемых для плавки серого чугуна (вагранка, дуговые и индукционные электрические печи), принципы их работы. Уясните особенности изготовления литейных форм и процесс заливки их расплавленным металлом.

Литература: [I], разд. IV, гл. 2, § 1-4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § 10.

Отливки из высокопрочного чугуна. В высокопрочном чугуне графит кристаллизуется в виде шаровидных включений. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом получают при введении в расплавленный металл магния, церия или других элементов. Изучая свойства высокопрочного чугуна, обратите внимание на то, что он наряду с высокой прочностью обладает и пластичностью.

Плавку высокопрочного чугуна ведут в вагранках, дуговых и индукционных электрических печах. Чугун с шаровидным графитом имеет склонность к образованию усадочных раковин, усадочной пористости и холодным трещинам. Поэтому следует обратить внимание на особенности изготовления литейных форм, на меры предупреждения усадочных дефектов в отливках и на процесс заливки высокопрочного чугуна в литейные формы.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § 10.

Отливки из ковкого чугуна. В ковком чугуне графит находится в компактной форме, что обеспечивает его высокие механические свойства и достаточно высокую пластичность.

Особенность изготовления отливок из ковкого чугуна - получение отливок из белого чугуна с последующим отжигом их с целью разложения цементита и получения графита компактной хлопьевидной формы. При изучении технологии изготовления отливок обратите внимание на повышенную усадку белого чугуна, на низкую жидкотекучесть и более высокую склонность к образованию трещин. В связи с этим усвойте особенности изготовления литейных форм, меры предупреждения усадочных дефектов. Рассмотрите процесс заливки чугуна в формы. Кроме того, обратите внимание на метод плавки чугуна дуплекс-процессом.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1—2; гл. 4, § 10.

Отливки из стали. Отливки изготавливают из конструкционной нелегированной и легированной стали. В углеродистых сталях углерод - основной элемент, определяющий механические и эксплуатационные свойства, а в легированных - легирующие элементы.

Из-за более низких литейных свойств стали, стальные отливки изготавливать сложнее, чем отливки из серого чугуна. При изучении особенностей изготовления отливок обратите внимание на применяемые формовочные смеси, обладающие повышенной огнеупорностью и податливостью; на применение прибылей и холодильников. Обратите внимание на выбор температуры заливки стали, конструкции заливочных ковшей и методы подвода расплавленной стали в полость формы, на необходимость термической обработки стальных отливок для улучшения их структуры, механических свойств и снятия напряжений.

Рассмотрите процессы плавки стали в мартеновских, дуговых и индукционных электрических печах.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1—2; гл. 4, § 10, 14.

Отливки из медных сплавов. По химическому составу медные сплавы делят на бронзы и латуни.

Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства медных сплавов, уясните влияние различных элементов на указанные свойства.

Медные сплавы плавят в однофазных дуговых и индукционных печах. Рассмотрите особенности плавки в них бронз и латуней. Изготовление отливок из медных сплавов затруднено из-за повышенной усадки, образования окисных пленок на поверхностях отливок, склонности к ликвации. Поэтому обратите внимание на подвод металла в форму и конструкцию литниковой системы, методы предупреждения образования усадочных раковин и трещин.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § 10.

Отливки из алюминиевых сплавов. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства алюминиевых сплавов, обратите внимание на влияние различных элементов на указанные свойства и методы их повышения.

Алюминиевые сплавы плавят в электрических печах сопротивления и индукционных печах промышленной частоты. Рассматривая процессы плавки алюминиевых сплавов, запомните назначение и сущность процессов рафинирования и модифицирования.

Изготовление алюминиевых отливок затруднено из-за их склонности к окислению, образованию усадочных раковин и пористости, образованию трещин. Рассматривая особенности изготовления отливок из алюминиевых сплавов при литье в песчаные формы, уясните подвод расплавленного металла в форму, конструкцию литниковой системы, меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин в отливках. Для улучшения механических свойств алюминиевые отливки подвергают термической обработке.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § 10.

Отливки из магниевых сплавов. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства магниевых сплавов, обратите внимание на влияние различных элементов на свойства отливок.

Магниевые сплавы плавят в электрических печах сопротивления и индукционных печах промышленной частоты. Уясните особенности плавки, процессы рафинирования и модифицирования магниевых сплавов, их назначение.

Изготовление отливок из магниевых сплавов затруднено из-за их высокой химической активности при повышенных температурах и низких литейных свойств. Рассматривая особенности изготовления отливок из магниевых сплавов при литье в песчаные формы, запомните подвод металла в форму, конструкцию литниковых систем, назначение фильтровальных сеток, меры предупреждения образования усадочных раковин, пористости и трещин. Для предупреждения загорания магния в формовочную смесь вводят специальные присадки из фтористых солей, мочевины и др., а струю расплавленного металла припыляют серным порошком; для улучшения механических свойств магниевых сплавов их подвергают термической обработке.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § 10.

Отливки из сплавов титана. Изучая механические, эксплуатационные и литейные свойства титановых сплавов, обратите внимание на влияние кислорода, азота и водорода на указанные свойства, а также на высокую химическую активность сплавов.

Отливки из титана и его сплавов изготовляют в медных кокилях, в формах из плотного графита, в оболочковых формах из высокоогнеупорных нейтральных окислов или графитного порошка на смоляной связке. Мелкие сложные отливки из титановых сплавов изготавливают литьем по выплавляемым моделям. Материалом для форм служит цирконий, двуокись циркония и др., связующим - этилсиликат. Литниковая система должна обеспечивать быстрое заполнение формы и хорошее питание толстых сечений отливки.

Литература: [1], разд. IV, гл. 2, § 1—4; гл. 3, § 1, 2; гл. 4, § К).