Лекц Т К М 2014г

его в авиационной промышленности, а также для производства фольги, порошка, пудры и кабельных изделий, посуды для варки пищи, для сплавов для химической аппаратуры. Высокая электропроводность (65% от меди) позволяет использовать для проводников электрического тока, электротехнических конденсаторов и др.

Алюминий – химически активный металл, но тугоплавкая пленка окиси на поверхностях изделий защищает металл от дальнейшей коррозии. Высокая пластичность позволяет изготавливать из алюминия различной формы профили.

Алюминиевые сплавы имеют буквенно – цифровую систему обозначения. Буквы обозначают соответствующую группу, а цифры указывают номер сплава или содержание основного легирующего элемента

(в %).

По степени чистоты алюминий подразделяют на три группы: особой, высокой и технической чистоты.

Химический состав алюминия (ГОСТ 11069-74)

131

Применять чистый алюминий в качестве конструкционного материала в промышленности нецелесообразно из-за низкой прочности σВ = 60 МПа. Существенно повысить прочностные свойства можно путем сплавления алюминия с кремнием, магнием, марганцем, медью, цинком, причем два последних элемента позволяют повысить прочностные свойства алюминиевых сплавов до σВ = 700 МПа.

Технические алюминиевые сплавы подразделяются на деформируемые

илитейные. Сочетание букв АМг или АМц означает сплав алюминия с магнием и марганцем, относящегося к деформируемым неупрочняемым термической обработкой сплавам. У сплавов Al – Mg цифра характеризует среднее содержание магния (в %). Так, сплавы АМг 3, АМг 5 и АМг 6 содержат соответственно 3,5 и 6% магния Mg, остальное алюминий.

Сплавы деформируемые упрочняемые термической обработкой сплавам обозначаются буквой Д (дюралюминий) или В (высокопрочный).

Высокопрочные сплавы (В) системы Al – Zn – Mg имеют первую цифру 9, вторая цифра указывает номер сплава (например, В95, В96). Алюминий деформируемый системы Al – Cu – Mg. Цифра, следующая за буквой Д показывает условный номер сплава, например, Д1, Д16, Д18. АК – означает группу алюминиевых ковочных сплавов. Они обладают наряду с высокими механическими свойствами хорошей пластичностью в горячем состоянии и применяются для получения заготовок ковкой и штамповкой, например, АК4

иАК1. Цифра показывает номер сплава; дополнительная буква М указывает, что сплав был модифицирован с целью улучшения структурного состояния, а вид термической обработки указывается цифрой от 1 до 8 после буквы М, например, АК4М4, АК6М7, АК8М3, АК7М2.

Для фасонного литья разработаны 3 вида литейных алюминиевых сплавов. Литейные алюминиевые сплавы обозначают АЛ и цифрой,

132

показывающей условный номер сплава, например, АЛ2, АЛ4, АЛ5, АЛ6,

АЛ7, АЛ8, АЛ11, АЛ12.

Самыми распространенными являются силумины – сплавы алюминия с кремнием. Нормальный силумин содержит 10-13% Si, другие силумины содержат пониженное (8-10%) и низкое (4-6%) количество кремния. Вторая группа литейных сплавов по составу близка к дюралям и содержит всвоем составе Cu – Mg – Mn. Последние сплавы называются магналиями, так как содержат 9,5 – 11,5% магния.

Химический состав и основное назначение некоторых алюминиевых сплавов

(ГОСТ 4784-74 (97)

133

Магний первичный (ГОСТ804-72) выпускается трех марок в зависимости от степени очистки: Мг96 (содержит 99,96% магния), Мг95 (содержит 99,95% магния) и Мг90 (содержит 99,90% магния).

Магниевые сплавы делятся на две группы: деформируемые сплавы, поступающие в виде листов, полос, профилей, прутков и проволок (обозначаются МА), и литейные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методом фасонного литья (обозначаются МЛ).

Группа магниево-литиевых деформируемых сплавов имеет плотность (1,4 – 1,65 г/см3) и относятся к сверхлегким сплавам. Таких сплавов 3, они содержат от 5 до 18% лития: ИМВ1, ИМВ2, ИМВ3.

Химический состав и механические свойства магниевых сплавов.

134

Сплавы средней прочности

11.22. Титан и сплавы на основе титана

Наряду с высокой прочностью, пластичностью и низкой плотностью (почти в 2 раза ниже, чем у железа) титан является весьма тугоплавким металлом. Его температура плавления почти в три раза выше, чем у алюминия и магния и на 200°С выше, чем у железа.

Именно температурой плавления определяется поведение материала при нагреве, При температурах 600 – 700°С, когда алюминий и магний уже находятся в жидком состоянии, титан сохраняет свои свойства и работоспособность. По коррозионной стойкости он превосходит нержавеющую сталь. Поэтому титан широко используется в авиационной, ракетной и космической технике, в химической промышленности и судостроении. Из титана изготовляют обшивку фюзеляжа и крыльев сверхзвуковых самолетов, лопатки и диски компрессоров и др.

135

В соответствии с технологией изготовления титан металлургическим производством поставляется в виде губчатого титана (титановая губка – ТГ). Маркируется губчатый титан буквами ТГ и цифрой, обозначающей твердость по Бринеллю (НВ). Чем выше твердость, тем больше у титана примесей: ТГ-

90, ТГ-100, ТГ-110, ТГ-120, ТГ-130, ТГ-150.

Монолитный титан и его сплавы подразделяются на деформируемые и литейные. Согласно с ГОСТ 19807-74 (91)титан изготовляют следующих марок: ВТ1-00 (99,53 % Ti), ВТ1-0 (99,48 % Ti). Прочность чистого титана находится в пределах 300 – 380 МПа при высокой пластичности δ = 20 –

30%.

Титановые сплавы выпускаются 14 марок, которые обозначаются буквами ВТ,ОТ или ПТ и цифрой ,обозначающей порядковый номер. Буквы В,О и П указывают на организацию-разработчика этих сплавов. Если после порядкового номера стоит буква С или через тире цифра 0 или 1, то это указывает на модификацию сплава. Состав титановых сплавов достаточно сложен и согласно с ГОСТ оговаривается до 10 элементов. Но основными легирующими являются алюминий, молибден и ванадий. В меньших количествах вводятся хром, цирконий и марганец.

Химический состав и механические свойства некоторых титановых сплавов.

136

Литейные титановые сплавы применяются для производства отливок. Маркируются литейные титановые сплавы буквами ВТ и цифрой, обозначающей порядковый номер, после которой ставится буква Л. Разработано 8 марок литейных титановых сплавов: ВТ1Л, ВТ5Л, ВТ6Л,

ВТ14Л, ВТ20Л, ВТ3-1Л, ВТ9Л, ВТ21Л.

11.23. Баббиты

Баббитами называются антифрикционные сплавы на основе олова или свинца. Баббиты обозначают буквой Б, справа от которой ставится цифра, показывающая процент олова, или буква, характеризующая специальный элемент, входящий в сплав. Например, Б83, Б16, Б6 означает, что в эти баббиты входит соответственно 83, 16 и 6% олова. БН означает, что сплав содержит никель, БТ – теллур и т.д., т.е. обозначение носит условный характер, не показывая полностью состав сплава.

Химический состав и применение баббитов.

137

12. ЛИТЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Литейным производством называется технологический процесс изготовления металлических заготовок (отливок) путем заливки жидкого металла в специально приготовленные формы. Форма заполняется металлом через систему каналов, называемую литниковой системой. При этом наружные очертания отливки определяются полостью формы, а внутренние образуются фасонными вставками, называемыми стержнями.

После затвердевания отливки ее извлекают из формы, освобождают от литниковой системы, очищают и направляют на механическую обработку. В ряде случаев отливки предварительно проходят термическую обработку.

138

Литейные формы изготавливаются из различных материалов и в зависимости от свойств последних могут использоваться только один раз или многократно. Формы, используемые для получения одной отливки, называются разовыми (эти формы разрушаются при извлечении из них отливки). Формы, используемые для получения сотен и тысяч отливок, называются постоянными (они обычно выполняются металлическими). Некоторое применение находят полупостоянные формы, изготавливаемые из высокоогнеупорных материалов и используемые несколько десятков раз.

Разовые формы изготавливаются из песчано-глинистых, песчаносмоляных и песчано-керамических смесей. Такие формы могут выполняться объемными (большой толщины) или оболочковыми (небольшой толщины). Как правило, формы из песчано-глинистых смесей делаются объемными, а из песчано-смоляных и песчано-керамических – оболочковыми. Литье в песчано-глинистые формы является наиболее распространенным.

Процесс получения отливок в песчано-глинистых формах состоит из нескольких этапов: изготовление моделей и стержневых ящиков, приготовление формовочных и стержневых смесей, изготовление форм и стержней, сборка форм, получение литейного сплава, заливка форм, выбивка отливок из форм, очистка и обрубка отливок.

Модели и стержневые ящики изготовляются в модельном цехе, все остальные операции выполняются в литейном цехе.

Модель представляет собой инструментальную оснастку, предназначенную для получения полостей литейной формы, соответствующих наружной конфигурации отливки. При изготовлении модели вначале по чертежу детали делают чертеж отливки, размеры которой увеличивают по отношению к размерам детали на величину припусков для механической обработки. По чертежу отливки делают чертеж модели, размеры которой превышают размеры отливки на величину

139

припуска на усадку металла. Для крепления стержней в форме на модели предусматриваются знаки.

Стержневой ящик представляет собой инструментальную оснастку, предназначенную для получения стержней. В стержневых ящиках также предусматриваются знаки. Стержни, как правило, изготавливаются сухими и должны быть достаточно прочны при транспортировке их и заливке металла в форму.

Изготовление форм по модели производится с помощью специальных рамок, называемых опоками. Опоки (верхняя и нижняя) являются своеобразным остовом формы, предохраняющим ее от разрушения при изготовлении, сборке, транспортировке и заливке. Центровка их при изготовлении и сборке формы производится при помощи штырей, укрепленных в ушках. Каждая половина модели заформовывается в отдельной опоке. После извлечения моделей в нижнюю опоку устанавливаются стержни, и затем на нее – верхняя опока.

Элементы литниковой системы образуются при помощи соответствующих моделей. Такими элементами обычно являются: литниковая чаша, литниковый стояк, шлакоуловители и питатели. Полости формы сообщаются с атмосферой через выпоры .

12.1. Модельный комплект

Модель представляет собой видоизмененную копию отливки, отличающуюся от будущей детали размерами и наличием стержневых знаков – выступов, образующих в форме углубления, в которые устанавливаются стержни.

Конструкция модели должна обеспечить извлечение ее из формы без нарушения полуденного отпечатка. В зависимости от конфигурации отливки модель может быть цельной или разъемной. В большинстве

140