Файл: Постников Н.С. Прогрессивные методы плавки и литья алюминиевых сплавов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 65
Скачиваний: 0
формы [63]. Явление инжекции отрицательно влияет на качество отливок, поэтому конструировать и рассчиты вать литниковые системы нужно так, чтобы во всех се чениях гарантировалось атмосферное или положитель ное давление металла. Течение такого потока .не зависит от газопроницаемости стенок, и движение металла в га зопроницаемой форме можно изучать на моделях и* •плексигласа, стекла и других газонепроницаемых мате риалов [54, с. 22].
За |
последние |
годы для научно обоснованного |
выбо |
ра оптимальных |
конструкций литниковых систем в |
||
СССР |
и за рубежом стал широко использоваться |
метод |
гидромоделирования их с применением холодных жид костей. Прозрачные модели изготавливают из пласт масс; в качестве моделирующей жидкости применяется вода, в качестве «шлаков»-—мелкие частицы пробко вого дерева и пористая резина. До недавнего времени прозрачные оболочки и «шлаки» изготовляли вручную. Процесс был очень трудоемким, малопроизводительным и в значительной степени затруднял создание экспресслаборатории контроля литниковых систем на литейных предприятиях страны.
Научно-исследовательским институтом литейного машиностроения и литейной технологии (НИИЛитмаш) совместно с Подольским механическим заводом им. Ка линина разработан комплекс оборудования, позволяю щий производить выбор оптимальных конструкций лит никовых систем, используя для этой цели существую щую производственную модельную оснастку. В комплекс оборудования входит:
1) вакуум-прессовая формовочная машина, предназ наченная для изготовления прозрачных оболочек из ли стовых термопластов в течение 5—10 мин;
2) установка для моделирования, с помощью кото рой моделирующая жидкость по литниковой системе подается в исследуемую прозрачную форму;
•3) приспособление для нарезания мелких частиц пробкового дерева и пористой резины, имитирующих литейные шлаки в процессе гидромоделирования. Такой комплекс оборудования позволяет в несколько раз ус корить выбор оптимальных конструкций литниковых систем и их нормализацию, что дает возможность зна чительно снизить брак и улучшить качество литья.
186
Глава IV
ДЕ Ф Е К Т Ы Л И Т Ы Х Д Е Т А Л Е Й , МЕТОДЫ ИХ О Б Н А Р У Ж Е Н И Я
ИУСТРАНЕНИЯ
1.ОСНОВНЫЕ ВИДЫ БРАКА
ИСПОСОБЫ ЕГО ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
На протяжении всего технологического цикла про изводства отливок осуществляется контроль отдельных
операций, применяемых |
материалов, |
качества |
их. обра |
ботки и т. д. Однако в задачу контроля входит |
не толь |
||
ко определение качества |
и выявление |
брака отливок, но |
и вскрытие главных причин брака, и выявление резер вов повышения качества отливок на основании анализа видов брака. Для правильного понимания природы де фектов, образующихся в литых изделиях, и способов их предотвращения, необходимо исходить из' причин, по рождающих эти дефекты.
Встречающиеся дефекты в литых изделиях цветных металлов и сплавов можно разбить на следующие ос новные группы: а) дефекты, нарушающие сплошность литых изделий; б) поверхностные дефекты; в) дефекты контура отливки; г) дефекты размеров и массы; д) де фекты, обусловленные несоответствием химического со става, структуры и свойств материала отливки.
Все перечисленные выше дефекты в зависимости от их размера и характера, а также в зависимости от тех нических требований, предъявляемых к отливкам, делятся на недопустимые, исправимые и допустимые. Отливки с недопустимыми дефектами признаются бра кованными и подлежат переплавке. Отливки с испра вимыми дефектами передаются в специальное отделение литейного цеха для исправления, после чего поступают в мсханообрабатывающие цехи. Ниже рассматриваются дефекты каждой из пяти групп, причины их возникнове ния и способы предотвращения.
Дефекты, нарушающие сплошность литых изделий
К грулпе дефектов, нарушающих сплошность литых изделий, от носятся следующие: газовые раковины, .газовая пористость, усадоч ные раковины, усадочная пористость, усадочная рыхлота, песчаные раковины і(засоры), шлаковые и флюсовые раковины, вскипы, за-
187
дуктов при взаимодействии между залитым металлом и материалом формы; 4) недостаточная газопроницаемость формы и стержней.
Газовые раковины, являющиеся результатом захвата воздуха при литье, содержат главным образом азот — газ, не растворимый в ме таллах. Обычно же газовые раковины образуются за счет іводорода, растворимость которого в жидких металлах велика. (Газовые рако вины, образующиеся вследствие захвата воздуха яри литье, распо лагаются ближе к внешней поверхности отливки, и они тем больше, чем ниже температура литья.
Г а а о в а я п о р и с т о с т ь -наиболее характерна для деталей, отлитых из алюминиевых оплаівов. Брак по тазовой пористости до стигает 40% от о'бщего брака алюминиевого литья [64]. Пористость распределяется по всему сечению отливки, а при очень интенсив ном взаимодействии с формой наблюдается заметная концентрация пор в подкорковом слое отливки (рис. 61). Пористость же, образу ющаяся вследствие выделения в процессе кристаллизации растворен ных в /металле газов, располагается главным образом шо внутрен них полостях отливки, затвердевающих последними. На рис. 62 пред ставлена рентгенограмма части отливки с повышенной пористостью в районе массивного теплового узла (бобышки).
Газообразные и твердые неметаллические включения, попадаю щие в отливки, в основном 'образуются при плавке и разливке. Од нако не следует забывать, что степень загрязнения расплава газом и твердыми 'неметаллическими включениями .может повышаться за счет примесей, внесенных с исходными шихтовыми материалами. Немало важное значение имеет также количество переплава в шихте (осо бенно переплава стружки). Например, при увеличении количества переплава стружки в шихте с .15 до 50% объем водорода возрастает на il5—.20°/о, содержание окиси алюминия — в 2 раза.
Большое влияние на содержание водорода в расплаве оказывают условия хранения шихты, а также степень ее измельчения. Напри
мер, при плавке в газовой |
печи шихты с удельной поверхностью, |
|||
равной 0,13 см2/г, образуется |
1,2% окионой |
плены |
(от массы ших |
|
ты); при плавке шихты того |
же |
сплава с |
удельной |
поверхностью |
2,2 см2/г количество окислов |
на |
поверхности возрастает до 2,5%. |
Из сказанного следует, что с целью уменьшения газонасыщенно-
сти сплава следует тщательно подготавливать шихтовые |
материалы |
||
перед употреблением (просушка, очистка |
поверхности с |
помощью |
|
дробеструйного аппарата |
или травление, |
предварительный |
переплав |
и рафинирование отходов |
и др.). |
|
|
Чистота сплавов во .многом зависит также от типа печи и от -спо соба обогрева. Аллен и Хьют [65] указывают, что содержание во дяных паров в электропечи сопротивления не превышает 0,8%, в то время как в мазутных печах оно доходит до 116,4%. Таким образом, наименее благоприятная атмосфера (т. е. более благоприятная, для насыщения расплава неметаллическими включениями) создается в мазутных печах, а наиболее благоприятная—в электрических.
В процессе плавки расплав загрязняется шлаковыми «включени ями. В результате .годовой эксплуатации наібивной футеровки ин дукционных печей резко изменяется состав футеровки, особенно в их рабочей зоне [66]. Большинство огнеупорных материалов представ ляет собой смесь окислов различных металлов (кальция, магния, алю миния, кремния, железа и др.). Если эти»-окислы в ряду теплот об разования расположены ниже глинозема, то будет происходить раз-
189
До сих пор мы говорили о возможных причинах загрязнения рас плава твердыми и газообразными неметаллическими включениями и способах тис устранения. Однако чистоты жидкого металла недоста точно для получения плотной отливки. .Качество литья зачастую оп ределяется процессами, происходящими іпри взаимодействии оплава со стенками формы. Практикой установлено, что отливки, .получен ные в песчаных формах, іболее пористы, чем отлитые в стержни, а
особенно — в .металлические формы |
(кокили). Повышенная пори |
стость три литье в песчаные формы |
объясняется взаимодействием |
между раоплавом и водой, .находящейся в формовочной смеси. |
|
АЛ2 |
АЛ9 |
О |
3 |
5 |
7 |
0 |
3 |
5 |
7 |
|
|
Влажность формы, % |
|
|
|||
Рис. 63. |
Зависимость содержания |
водорода |
в сплавах АЛ2 и |
||||
АЛ9 от влажности |
формы при трех значениях исходного содер |
||||||
|
|
жания |
газа |
|
|
|
|
М. Б. Альтманом с |
сотрудниками |
/[62] установлена |
четкая |
зави |
симость степени газовой пористости в отливках от влажности сте нок фцрліы. Чем больше содержание воды в материале формы, тем выше газонаісыщенность расплава, а следовательно, и пористость от ливок. На рис. 63 приведены графики зависимости газонасыщенности сплавов АЛ2 и АЛ9 от влажности формы1.
Исходя из сказанного, следует строго контролировать содержание влаги в формовочных смесях (влажность следует держать на уровне 4—б%) и применять, если это допускает технолопгческнй процесс, сушку внутренних полостей песчаных форм. По возможности следует также переходить с литья в песчаные формы на литье в кокиль. Это позволяет значительно повысить плотность отливок, так как иск лючается ігазовьгделениепри затвердевании. Дело в том, что алюми ний и его сплавы сильно предрасположены к образованию с водоро дом пересыщенных твердых растворов, причем степень пересыщенности зависит от скорости кристаллизации — чем она выше, тем боль
шее количество водорода фиксируется в твердом растворе |
и |
тем |
||
меньше возможность образования газовой пористости. |
На |
рис. |
64 |
|
показана зависимость количества газа, остающегося в |
пересыщен |
|||
ном твердом растворе, от скорости охлаждения. |
|
|
|
|
У с а д о ч н ы е р а к о в и н ы — это |
пустоты в теле |
отливки |
от |
|
крытые или закрытые, с шероховатой |
поверхностью и грубокристал- |
1 Раібота выполнена И. Н. Васильевой и А. П. Гудченко (МАТИ).
191