Файл: Сучков, А. Е. Резервы экономии металла в машиностроении.pdf

Та бли ца 14

лась невелика. Для повышения прочностных характери­ стик этот сплав па Минском моторном заводе начали модифицировать небольшими присадками гелия, церия и ванадия. После термической обработки механические свойства сплава повысились на 20—25%.

В табл. 14 приводятся данные по весовой и прочност­ ной характеристике некоторых сплавов, нашедших широ­ кое применение в машиностроении. Эти примеры свиде­ тельствуют о том, что алюминиевые и магниевые сплавы по удельной прочности не уступают высоколегированной конструкционной стали, а по удельному весу они легче ее в 2,9 и 4,6 раза. Титановые сплавы по удельной проч­ ности на 43% выше хромоникелевой стали, а по удельно­ му весу меньше ее на 73,%.

В табл. 15 приведена удельная металлоемкость авто­ мобильных двигателей в зависимости от материала изго­ товления корпусных деталей: блок цилиндров, головка блока и картер. Практика показала, что головка блока цилиндров, изготовленная из алюминия, не только легче, но и имеет лучшую теплопроводность, а это способствует лучшему охлаждению двигателя. Чаще всего алюми­ ниевые картеры устанавливаются на автомобиле с задним расположением двигателя, что способствует улучшению распределения веса по осям.

Фирмы ФР1 проводили опыты по изготовлению цилиндров из сплавов алюминия с кремнием. Испытания показали, что их износоустойчивость не уступает цилинд­ рам, сделанным из лучших марок чугуна, но из-за высо­ кой твердости поверхности затруднена их механическая обработка.

66

Т а б л и ц а 15

Материал основных корпусных деталей и весовые параметры некоторых автомобильных двигателей различных фирм ФРГ

корпусных деталей двигателей накоплен в США, где еще в 1931 г. выпускался 16-цилиндровый двигатель с кор­ пусными деталями из алюминия. Вес алюминиевых дви­ гателей оказался на 50% легче, чем двигателей из чугуна.

Фирма «Алкоа» разработала технологию изготовле­ ния и выпускает надежные и дешевые автомобильные радиаторы из алюминия. Пайка таких радиаторов произ­ водится в обезвоженной (сухой) атмосфере, что способ­ ствует значительному снижению потребляемого флюса и

позволяет получить соединения с высокой степенью на­ дежности.

Французские фирмы проводили эксперимент по заме­ не стальных шатунов в автомобильных двигателях на алюминиевые. Это дало возможность повысить мощ­ ность двигателя на 7,4%. Фирма «Порше» ставит на автомобильные двигатели алюминиевые цилиндры с хро­ мированной рабочей поверхностью.

На двигателе автомобиля фирмы «Шеврале» из алюминиевого сплава отливают картер и головку блока цилиндров. Для автомобилей «Ролс-Ройс» из алюмини­ евого сплава отливают картер, блок и головку цилинд­ ров. В последние годы в Англии из алюминия пытаются делать кузова грузовых автомобилей. Это дает возмож­ ность не только снизить их вес (на 60%), но и увеличить полезную нагрузку.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что алюминий фактически стал обычным материалом в автомобилестроении. В США на один автомобиль его расходуется около 35 кг (по весу готовых деталей).

Несмотря на преимущества корпусных деталей в алюминиевом исполнении как в США, так и Европе, к производству таких двигателей относятся с большой осторожностью, так как их стоимость выше, чем двига­ телей с корпусными деталями из чугунного литья, а изно­ состойкость ниже. Первые опыты эксплуатации автомо­ бильных двигателей с алюминиевыми корпусными дета­ лями показали, что в головках блока легко срывается резьба под свечу зажигания, вызывается необходимость установки вставного кольца седла и направляющей втул­ ки стержня клапана. Кроме этого, алюминиевые картеры не обеспечивают надежной жесткости опор коленчатого вала, как чугунные.

Биметаллические материалы с успехом используются при изготовлении щек камнедробилок, зубьев экскаватор­ ных ножей, скреперов и других деталей, работающих в условиях абразивного износа. Подшипники скольжения в дорожных машинах минского завода «Ударник», сделан­ ные из биметаллической полосы, позволили в 4—10 раз сократить расход цветных металлов и в 2—3 раза повы­ сить долговечность втулок.

В порядке изыскания более прогрессивных методов получения самозатачивающихся рабочих органов разра­

68

равен 60,7%, чугунных — 15,6, цветных металлов и их сплавов — 5,0, пластмасс — 0,4%.

В общей структуре промышленного литья СССР за 1971 г. на стальные фасонные отливки приходилось 23, а на чугунные — 73%• Сравнительный анализ показывает, что себестоимость тонны стальных отливок на 67% выше себестоимости чугунных, а выход годных стальных отли­ вок на 20% ниже. Кроме того, изготовление деталей из стальных литых заготовок на металлорежущих станках намного сложнее и отходы больше, чем при обработке чугунных литых заготовок. Следовательно, при выборе материала в машиностроении большое внимание должно быть уделено стоимости его обработки и окончательной стоимости готовых деталей. Из этого следует, что в не­ которых случаях чугунные отливки применять выгоднее, чем стальные.

Применение обычного чугуна вместо стали для изго­ товления конструкционных деталей продолжительное время сдерживалось из-за его низких прочностных свойств: детали были недостаточно надежны и недолго­ вечны в эксплуатации. Благодаря настойчивым поискам ученых совместно с производственниками был получен так называемый высокопрочный чугун, который по проч­ ностным свойствам вполне пригоден для производства деталей машин, включая тяжелонагруженные, взамен стального литья и горячекатаного проката.

При добавлении в расплавленный чугун десятых или сотых долей процента таких элементов, как магний или церий, пластинчатая форма графита модифицируется в шаровидную. Благодаря этому в структуре чугуна созда­ ются условия, необходимые для получения чугуна с раз­ личной металлической основой, обладающей превосход­ ными свойствами в литом и термообработанном состоя­ ниях. И хотя себестоимость модифицированного чугуна увеличивается на 20—30 %1 по сравнению с обычным чугуном, зато прочность его по сравнению с последним в 5—6, а пластичность по удлинению в 50 раз выше.

Высокопрочный чугун по механическим свойствам приближается к стали, а по износостойкости превосходит ее. Советские ученые совместно с литейщиками проводят успешные исследования по дальнейшему улучшению механических характеристик модифицированного чугуна. Например, в Институте проблем литья Академии наук

70

СССР его прочность удалось повысить до 150 кг/мм2, в Одесском ЦКТБ разработан способ получения отливок из высокопрочного чугуна в кокилях на непрерывных каруселях, который применяется в производственных условиях с большим экономическим эффектом.

Технологические и эксплуатационные преимущества высокопрочного чугуна позволяют с успехом использо­ вать его для изготовления многих конструкционных дета­ лей взамен стали. В настоящее время чугун с пределом прочности на растяжение, доходящим до 80 кг/мм2, идет па коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, шпиндели металлорежущих станков, зубчатые передачи, шатуны, корпуса плугов и другие ответственные детали.

Получение деталей из модифицированного высоко­ прочного чугуна вместо стального литья дает возмож­ ность снизить не только вес машины, но и сократить расход чугунного литья. Расход жидкого металла при литье из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом на 17% меньше, чем при литье из стали.

Практика показывает, что при изготовлении крупных коленчатых валов из стального проката отходы металла достигают до 75%, а из отливок высокопрочного чугуна отходы уменьшаются почти вдвое. Учитывая эти пре­ имущества, производство литых коленчатых валов для автомобилей намечается увеличить за текущее пятилетие примерно в 2,5 раза. Подсчитано, что выпуск коленчатых валов из высокопрочного чугуна позволит к концу 1975 г. высвободить около 122 тыс. т проката черных металлов.

6.Эффективность применения пластмасс

вмашиностроении

Одним из главных направлений технического прогрес­ са в нашей стране является всемерное развитие химиче­ ской промышленности. Химизация народного хозяйства дает огромный экономический эффект. Вот почему Директивами XXIV съезда КПСС предусматривается увеличить выпуск пластических масс и синтетических смол за девятую пятилетку примерно в 2 раза.

Применение пластических масс способствует интенси­ фикации технологических процессов, совершенствованию конструкций машин и оборудования, улучшению качест­

71