Файл: Титов, Н. Д. Технология литейного производства учебник для машиностроительных техникумов.pdf

Таблица 61

Состав модификаторов для алюмшшевокремниевых сплавов, % по массе

Алюминиевые сплавы можно обрабатывать модифицирующими флюсами. Этот способ заключается в следующем. Расплавленный размолотый и просеянный через сито № 20 модификатор в количестве 1,5—2% массы шихты насыпают на поверхность расплава, нагретого до температуры модифицирования. Расплав выдерживают под флю­ сом в течение 10—15 мин, а затем флюс замешивают в расплав на глу­ бину 100—150 мм в течение 2—3 мнн. Введение в расплав натрия сопровождается реакцией

3NaF + Al = AlF3 + 3Na.

После окончания модифицирования флюс снимают (для сгуще­ ния флюса используют NaF) и заливают формы. Чтобы исключить выгорание натрия, время модифицирования с момента окончания модифицирования и до конца заливки не должно превышать 30 мин. Если в течение этого промежутка заливку не закончат, оставшуюся часть сплава необходимо модифицировать вторично.

Наилучшие результаты достигаются при модифицировании уни­ версальными флюсами, обеспечивающими одновременно и рафиниро­ вание сплавов. Применение тугоплавких флюсов № 1 требует значительного перегрева сплава, что приводит к газонасыщенности. Поэтому их целесообразно использовать при литье сплавов с повы­ шенным содержанием кремния (АЛ2), когда необходима наиболь­ шая модифицирующая активность флюса, и при литье крупногаба­ ритных тонкостенных деталей, которыезаливают при высоких тем­

Г Л А В А 111

\

ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

§ 1. СОСТАВ И СВОЙСТВА МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Магний и его сплавы являются хорошим конструкционным мате­ риалом, так как он в 4,5 раза легче железа и 1,6 раза легче алюми­ ния. Чистый магний — это металл серебристо-белого цвета. Темпе-

394

ратура плавления его 650° Q плотность при 20° С 1,738 г/смя. Плот­ ность магниевых сплавов 1,75—1,9 г/см3, по значениям удельной прочности они превосходят некоторые конструкционные стали, чугуны и алюминиевые сплавы, обладают поглощением вибрации, что очень важно для авиации и транспорта. Магниевые сплавы легко обрабатываются резанием и после надлежащей обработки не усту­ пают по коррозионной стойкости алюминиевым сплавам.

1. Магниевые сплавы широко применяют в авиационной промыш­ ленности, в приборостроении, в авто- и моторостроении, радиотех­ нике и других отраслях промышленности. Из магниевых сплавов изготовляют корпуса приборов, бурильных, пневматических и руч­ ных инструментов, корпуса радиоаппаратуры, фотокамер, детали двигателей и др. Масса отливок из магниевых сплавов достигает

300—500 кг.

Наибольшее применение в промышленности нашли магниевые сплавы систем Mg — А1 — Мп и Mg — А1 — Zn. Основной легирую­ щей добавкой в магниевых сплавах является алюминий, который вводят непосредственно в расплавленный магний в количестве

5,0—11%.

Алюминий уменьшает способность магниевых сплавов самовос­ пламеняться, повышает механические свойства, а также улучшает литейные свойства. При дальнейшем увеличении содержания алюми­ ния в сплаве снижается механическая прочность и увеличивается хрупкость.

Цинк в количестве до 5,5% способствует повышению механиче­ ских свойств, но ухудшает литейные свойства сплавов. Коррозион­ ная стойкость их выше сплавов системы Mg — А1 — Мп.

Марганец вводят в магниевые сплавы для повышения их корро­ зионной стойкости в количестве до 2—2,5%, а в сплавах системы Mg — А1 — Zn от 0,1 до 0,5%. Добавка до 1,5—2% Мп повышает механические свойства сплава, плотность отливок, улучшает свари­ ваемость, но ухудшает жидкотекучесть и увеличивает склонность к горячим трещинам.

Цирконий измельчает структуру, повышает механические свой­ ства, но ухудшает литейные свойства. В настоящее время получают отливки с прочностью при растяжении до 35 кгс/мм2 и удлинением

5—15%.

Сплав магния с марганцем Мл2 применяют сравнительно редко из-за невысоких механических и литейных свойств.

Наибольшее распространение получили сплавы магния с алю­ минием Мл4 и Мл5.

Сплав Мл4 (6,0% А1, 2,5% Zn и 0,3% Мп, остальное Mg) имеет высокие механические свойства в литом состоянии и повышенную коррозионную стойкость после оксидирования. Из сплава Мл4 изготовляют детали -агрегатов и приборов, от которых тре­ буется повышенная стойкость против коррозии. Но при литье этот сплав сильно окисляется и имеет склонность к образованию микрорыхлот, горячих трещин, большую усадку, что вызывает

3 95

затруднения при получении отливок сложной конфигурации из этого сплава.

Сплав Мл5, содержащий 8,5% А1, 0,5% Zn, 0,3% Мп, остальное Mg, обладает более высокими технологическими свойствами, чем сплав Мл4, так как он менее склонен к образованию микрорыхлот, горячих трещин и по жидкотекучестн уступает только сплаву Млб (10% Al, 1 % Zn, 0,3% Мп, остальное Mg). Сплавы Мл5 и Млб приме­ няют для литья в разовые песчаные формы, кокиль и под давле­ нием при производстве высоконагруженных деталей. Сплавы Мл9, Мл 10, Мл 12 и др. применяются для работы при повышенных темпе­ ратурах порядка 150—350° С.

§ 2. ОСОБЕННОСТИ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ

Отличительной особенностью магниевых сплавов является их способность сильно окисляться и Даже воспламеняться при плавке

и заливке.

При заливке магниевых сплавов в разовую песчаную форму, не содержащую специальных защитных присадок, магний реагирует с влагой формы и с кислородом воздуха, содержащимся в порах формы, а в местах наибольшего разогрева формы — с кремнеземом. При этом могут происходить реакции с выделением большого коли­ чества теплоты и загорания сплава:

Mg + НоО -> MgO + Н2 + 77,5 ккал; 2Mg4 -0 „ -> 2MgO + 287,2 ккал.

Для того чтобы предотвратить горение магния в форме, в с о с ­ т а в ф о р м о в о ч н ы х с м е с е й в в о д я т з а щ и т н ы е п р и с а д к и в виде фтористых солей аммония NH,,P или фторборкислого аммония NH4BF4, или смеси, состоящей из борной кис­ лоты НВ03, технической мочевины СО (NH,)3 и сернокислого алю­ миния AU (S04)3. Присадки (85% NH4 или NH4BF4 и 15% НВ03)

вводят в формовочную смесь в количестве 4—8% массы смеси. В стержневые смеси добавляют 0,25—1,0% смеси борной кислоты и серы. Компоненты присадок соединяются с магнием млн продук­ тами его окисления и образуют на поверхности металла защитные пленки Mg0-B20 3; А120 3-В20 3 и др., которые более плотны, чем пленки MgO. Кроме того, присадки образуют газообразные продук­ ты, создающие инертный защитный слой газа. Эта газовая оболочка препятствует контакту сплава с парами воды и газов формы.

Формовочные и стержневые смеси (табл. 62) для литья магние­ вых сплавов приготовляют из обычных песков и глин с минимально возможной влажностью, высокой газопроницаемостью, так как фторсодержащие присадки очень газотворны.

Высококачественные формовочные смеси приготовляют из отмы­ тых от глины песков с добавкой 2—4% бентонита и с минимальной влажностью. Стержневые смеси приготовляют на связующих: М, 4Гу, сульфитно-спиртовой барде и др. Для стержней следует выби-

3 9 6

Таблица 62

Типовые составы формовочных и стержневых смесей для отливок из магниевых сплавов, %

Свойства смесей

рать связующие, которые высыхают при низких температурах сушки стержней во избежание выгорания защитной присадки (серы).

Литниковые системы для магниевых сплавов почти ничем не отличаются от литниковых систем для алюминиевых сплавов. Литниковые чаши должны быть металлоемкими для удержания в них шлака. Предпочтительно использовать вертикально-щелевую лит­ никовую систему. Для устранения пористости усадочного проис­ хождения ускоряют затвердевание отливки установкой наружных холодильников и соответствующим подводом металла. Литниковую систему для магниевого сплава можно рассчитать по формуле (6). Соотношения площадей поперечного сечения элементов литниковой системы следующие:

F„ : Fm„: nFmT= 1 : 2 : 4; 1: 3: 1; 1: 3: 6; 1: 4: 2 .

Широкое распространение нашел разработанный А. Г. Спасским п А. А. Бочваром способ литья в разовые формы, помещаемые в авто-

Рнс. 229. Заливка форм в автоклавах:

в автоклав (рис. 229), который герметически закрывают. Через спе­ циальное отверстие металл из ковша заливают в форму, затем отвер­ стие герметически закрывают, в автоклав подают сжатый воздух под избыточным давлением 5—7 ат. Внешнее давление усиливает питающее действие прибылей и одновременно препятствует выделе­ нию газов из охлаждающегося металла, это способствует повышению плотности отливок и их механических свойств.

Для получения плотных отливок из магниевых сплавов приме­ няют наружные холодильники, так как внутренние не свариваются с заливаемым металлом из-за наличия окисных пленок на поверх­ ности раздела металл — холодильник.

Наружные холодильники делают из меди и медных сплавов, чугуна, графита, стали и алюминия. Рабочие поверхности холодиль­ ников, соприкасающиеся с жидким металлом, покрывают различ-

398