книги / Технология металлов
..pdfформы модельный состав расплавляется и вытекает из формы через литниковую систему в сборник состава. После вытопки моделей форму прокаливают при 800—850° С. При этом остатки модельного состава выгорают, поверхность формы получается прочной и гладкой.
Металл для заливки форм плавят преимущественно в высоко частотных или электродуговых печах и заливают обычным спо собом, а иногда иод давлением или центробежным способом. После охлаждения форм производят выбивку отливок и обивку керамической корочки. Детали, от которых плохо отделяется керамическая корочка, подвергают выщелачиванию путем погру жения в ванну с 5—10%-ным раствором кипящей каустической соды, а затем промывают в горячей воде. После этого произво дится отрезка литниковой системы и прибылей, зачистка заусен цев и приемка отливок отделом технического контроля.
Литье в оболочковые формы
При заливке металла в разовую форму происходит неболь шой прогрев формы. Прогрев формы тем меньше, чем тоньше стенки отливки. Таким образом работает небольшой слой фор мы, прилегающий к отливке. Остальная часть формы имеет вспомогательное назначение, но на ее изготовление расходуется основное количество формовочной смеси. Для сокращения рас хода, а также для получения отливок с более чистой поверх ностью и более точными размерами в литейное производство внедряется новый способ литья — в оболочные или скорлупча тые формы по схеме, приведенной на рис. 116.
Сущность технологического процесса этого способа литья состоит в следующем. Для изготовления оболочковых форм в сме сителях приготовляют смесь, состоящую из мелкозернистого квар цевого песка (94—95%) и связующей добавки (5—6%). В каче стве связующей добавки применяют измельченную смесь фенол формальдегидной смолы с уротропином. Приготовленную смесь насыпают на предварительно нагретую до 220—260° С металли ческую модель. Для того чтобы смесь не прилипала, модели перед засыпкой смазывают эмульсией, приготовленной на основе кремнеорганических полимеров (силоксанов, силиконов).
Под действием тепла плиты смола плавится и отвердевает, образуя на модельной плите в течение 2—3 мин. песчано-смоля ную оболочку толщиной 5—10 мм. Затем модель с оболочкой поворачивают и ссыпают излишнюю смесь. После этого модель с оболочкой выдерживают в течение 1—3 мин. в обжиговой печи при 250—300° С, где происходит окончательное твердение обо лочки. Твердую прочную оболочку, представляющую собой полуформу, при помощи толкателей, вмонтированных в модель, сни-
Рис. 116. Схема процесса получения отливок в обо лочковых формах
Рис. 117. Схема процесса изготовления оболочковых полуформ:
1 — модель; 2 — формовочная смесь; Зл— оболочка; 4 — плита толкателей; 5 —
толкатели
рительный инструмент, а также технологические операции на отдельных участках производства. Сырье и различные материа лы, идущие в производство, должны соответствовать имеющимся на них ГОСТам и техническим условиям.
В процессе плавки контролируют температуру, химический состав металла, его технологические и механические свойства. Проверяют физико-химические и механические свойства формо вочных и стержневых смесей при их изготовлении, качество стержней и форм, соответствие размеров стержней чертежам и сборку форм, чистоту поверхности отливок, основные размеры. Иногда отливки подвергают специальным испытаниям (на гер метичность, гидропроницаемость, электропроводность, магнитные свойства и т. п.).
Непригодные к эксплуатации отливки бракуют. Основные виды брака следующие:
1. Коробление, т. е. изменение размеров и контура отливки, возникающие под влиянием усадочных напряжений.
2.Газовые раковины, представляющие собой пустоты, распо ложенные на поверхности или внутри отливок. Раковины бывают одиночными или расположены гнездами и занимают различный по размерам объем.
3.Земельные раковины (закрытые или открытые), заполнен ные формовочной смесью.
4.Усадочные раковины, представляющие собой пустоты в от ливке с шероховатой поверхностью и крупнокристаллическим
строением.
5.Шлаковые раковины (открытые или закрытые) полностью или частично заполненные шлаком.
6.Трещины (горячие и холодные, сквозные и несквозные). Поверхность горячих трещин окислена, поверхность холодных трещин чистая или имеет цвет побежалости.
7.Недолив и спай, наблюдающиеся при недостаточном за полнении форм металлом. Спай бывает сквозной или поверхност ный с закругленными полями вследствие затвердевания потоков металла в форме до их соединения.
8.Ликвация, т. е. неоднородность металла по химическому
составу.
Перечислены наиболее часто встречающиеся виды брака. Борьба с браком значительно облегчается при установлении при чин его появления.
Глава VI
о б р а б о т к а м е т а л л о в д а в л е н и е м
Обработка металлов давлением занимает одно из важнейших мест в промышленности. Основное количество выплавляемой стали, цветных металлов и их сплавов проходят обработку давле нием. При этом достигается высокая производительность, эко номное расходование металла и улучшение его механических свойств.
В области обработки металлов давлением достигнута высокая производительность в результате более развитой механизации и автоматизации производственных процессов по сравнению с другими видами производства (литейным, обработкой резанием), а также за счет одновременного деформирования всего металла обрабатываемой заготовки или значительного его количества. Кроме этого, процессы деформирования металла протекают при очень высоких скоростях.
Обработка металлов давлением дает экономию металла, так как во время деформирования с целью получения заготовок или изделий заданной формы происходит перераспределение его, в то время как при обработке металла резанием изделия заданной формы получают в результате удаления металла в виде стружки, идущей на вторичную переплавку. Поэтому в настоящее время обработка металлов давлением находит все более широкое при менение, вытесняя обработку резанием.
Повышение механических свойств металла при обработке давлением позволяет увеличивать нагрузки на конструкции, из готовленные из него, что также способствует сокращению расхо да металла. Однако обработкой металла давлением не всегда можно получить изделия с заданными структурой, свойствами, формой и чистотой поверхности. Поэтому заготовки или детали, полученные обработкой давлением, в зависимости от предъявляе мых к ним требований дополнительно подвергают термической обработке или обработке резанием.
Приведенный в данной главе материал представляет собой обзор современного состояния обработки металлов давлением, но далеко не исчерпывает всех процессов, которые в настоящее время применяются в промышленности.
2 0 н . А. Баринов и д р .
ном состоянии. Волокнистая структура металла является стой кой, она не изменяется ни при термической обработке, ни при последующих обработках давлением (рис. 120).
Волокнистость не является свойством металла. Она обуслов лена его химическим составом и наличием неметаллических включений. Волокна состоят из фосфористых и сернистых соеди нений и шлаковых включений. Направленность волокон имеет важное практическое значение, так как механические свойства металла вдоль направления волокон и поперек различны. В на правлении волокон металл после обработки давлением полу чается с повышенными механическими свойствами. Таким обра зом, при получении деталей из металла, прошедшего горячую обработку под давлением, следует учитывать, что направление
Рис. 121. Коленчатый вал, откован- |
Рис. 122. Коленчатый вал, изготов- |
ный без криволинейной щеки |
ленный путем гибки |
возникающих максимальных напряжений при работе этих дета лей должно совпадать с направлением волокон, а направление максимальных касательных напряжений должно быть перпен дикулярно им. Волокна металла не должны перерезаться, а должны огибать контур детали.
На рис. 121 приведен коленчатый вал, откованный без кри волинейной шейки, которая так же, как и щека, образована пу тем вырезки напуска. В этом случае в металле волокна перере заны. В щеках металл работает поперек волокон, и такой вал будет воспринимать до разрушения небольшие нагрузки. На рис. 122 приведен такой же вал, но изготовленный путем гибки. Волокна металла в нем располагаются в направлении нормаль ных напряжений. Этот вал без разрушения может воспринимать повышенные нагрузки.
Механические свойства литого металла после горячей обра ботки давлением повышаются в полтора-два раза и более. При чины повышения прочности и пластичности металла следующие: 1) образование более мелких зерен в металле после обработки взамен дендритов, полученных в литом металле (слитке);
2)заварка микротрещин, усадочных пустот и рыхлости, образо вавшихся в слитке во время кристаллизации жидкого металла;
3)частичное выравнивание химического состава металла заго товки по сечению во время нагрева. Сравнительные данные
20*
в металле |
понижается сопротивление |
деформации (прочность) |
|||||
и повышается пластичность. |
|
|
|
Т а б л и ц а 43 |
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
Изменение механических свойств |
стали |
при |
нагревании |
|
||
|
С тал ь |
20 |
С тал ь 40 |
|
С тал ь |
60 |
|
Т е м п е р а т у р а |
|
6, % |
|
|
|
а.О, кг /мм2 |
|
°С |
а £ , кг/мм2 |
°fj, кг/мм2 |
5, |
% |
% |
||
20 |
39 |
24 |
60 |
|
15 |
80 |
12 |
600 |
12 |
40 |
25 |
27 |
37,6 |
20 |
|
700 |
8,5 |
80 |
15 |
55 |
25 |
45 |
|
800 |
6,5 |
100 |
1 1 |
85 |
16,5 |
70 |
|
900 |
4,5 |
10 0 |
7,5 |
10 0 |
И |
90 |
|
1000 |
3 |
100 |
5,5 |
10 0 |
7,5 |
100 |
|
1 1 0 0 |
2,5 |
10 0 |
3,5 |
10 0 |
5,5 |
100 |
|
12 0 0 |
2,0 |
10 0 |
2,5 |
100 |
3,5 |
100 |
|
1300 |
1,5 |
10 0 |
2,0 |
100 |
— |
— |
|
Чем большей пластичностью обладает металл при обработке его давлением, тем большей деформации можно его подвергать.
Из данных таблицы следует, что при повышении темпера туры нагрева увеличивается относительное удлинение и умень шается прочность стали.
Изменение механических свойств меди с повышением темпе ратуры нагрева приведено в табл. 44.
|
|
|
Т а б л и ц а 44 |
Изменение |
механических свойств |
меди при |
нагревании |
Т е м п е р а т у р а °С |
° £ , кг/мм2 |
% |
% |
20 |
25 |
55 |
74 |
10 0 |
20 |
50 |
72 |
200 |
17,5 |
45 |
55 |
300 |
12 |
22 |
28 |
400 |
8,5 |
20 |
18 |
500 |
6 |
23 |
20 |
600 |
3 |
35 |
30 |
700 |
2 |
— |
55 |
800—900 |
1 |
— |
— |
Из приведенных данных следует, что с увеличением темпера туры нагрева прочность меди уменьшается. При нагреве до 600° С понижаются показатели пластичности — относительное удлинение и относительное сужение. Медь хорошо обрабаты- •вается давлением и при 20° С, но надо приложить нагрузку, большую, чем при нагреве. При температурах в пределах 350— 650° С обрабатывать медь давлением не рекомендуется, так как наступает потеря пластичности- В области температур около