Ливарні властивості сплавів

1. Температура ліквідусу

2. Рідкоплинність

3. Кристалізація

4. Усадка

1. Температура ліквідусу обумовлює інтенсивність ерозії форм. Чим вище температура ліквідусу, тим гірше ливарний сплав.

2. Рідкоплинність - здатність матеріалу заповнювати ливарні форми по капілярах і тонких щілинах.

Чим вище рідкоплинність, тим вище складність деталі, яку можна відлити.

Рідкоплинність визначається експериментально методом спіральної канавки. Сплав об'ємом 1 нагрівають на 30-50° вище ліквідусу і заливають у канавку – скільки протече така і рідкоплинність.

3. Кристалізація

При литті необхідно застосовувати такі матеріали (та умови кристалізації або їх поєднання) для яких розмір кристалів був би мінімальним.

V - швидкість збільшення розмірів кристалів;

N - число зародків, що утворилися;

- ступінь переохолодження.

Ціль: домогтися дрібнозернистої структури.

Лиття:

1. у землю;

2. у кокіль;

3. в оболонки;

4. по виплавлюваних моделях;

5. під тиском.

Структура (в залежності від способу лиття):

1 – (форма пориста) - велике зерно;

2 – - дрібне зерно;

3 – - велике зерно;

4 – - велике зерно;

5 – (металева форма) - дрібне зерно.

Висновки:

Особливістю лиття 1, 3, 4 є газопроникність форм, при цьому гази йдуть через стінку форми, виливок виходить не пористий

Металева форма газонепроникна, тому при заповненні сплавом такої форми газам нікуди подітися, як результат виливок виходить з раковинами і порами.

Газову пористість і усадку розглядають як брак лиття, тому в металевих формах формують тонкі отвори для виходу газів.

Процеси кристалізації вимагають виконання принципу тонкостінності, через який не можна збільшувати товщину стінок виливків, тому що кожен метал має кінцеву теплопровідність.

Приклад:

Якщо взяти чавунний виливок товщиною 1 см, і він руйнується при зусиллі , то стінка товщиною 10 см буде руйнуватися при зусиллі 4.

де - межа міцності;

-площа поперечного перерізу.

Виливок не слід обробляти різанням:

1. так як різання знімає найякісніший шар;

2. так як різання збільшує трудомісткість та знижує технологічність;

3. так як різання підвищує матеріалоємність (матеріал переходить у стружку).

Для зменшення зерна при литті 1, 3, 4 (з метою підвищення механічних властивостей) варто застосовувати модифікування:

- введення штучних центрів кристалізації;

- введення поверхнево-активних речовин.

Ціль модифікування - створити дрібнодисперсну структуру.

У позначенні ливарних сплавів модифікування відображається наявністю літери «Л» наприкінці позначення сплаву.

При литті 2, 4 можна застосовувати не модифіковані сплави.

4. Усадка

Об'ємна усадка ливарного матеріалу виявляється в зменшенні об'єму виливка в порівнянні з об'ємом форми.

Кількісно об'ємна усадка виражається через лінійну усадку і показником служить коефіцієнт усадки.

де - коефіцієнт усадки;

- будь-який лінійний розмір деталі та відповідний йому розмір форми при нормальних умовах.

Усадка – ливарна властивість матеріалу. Знання коефіцієнта усадки дозволяє по заданому розміру деталі розрахувати розмір форми. Усадка небажана.

У металевих формах усадка шкідлива тому що форма опирається (перешкоджає) усадці, що призводить до утворення тріщин та концентраторів напруг у виливках через те, що металева форма не деформується.

В усадочних процесах виділяють:

1. первинна усадка – має місце тому, що кристалічна структура компактніше, ніж у рідини;

2. при охолодженні виливка діє коефіцієнт лінійного розширення, в результаті чого зменшується об'єм;

3. вторинна усадка – має місце при вторинній кристалізації при перетинанні ліній граничної розчинності.

Приклад: ливарний чавун (частина діаграми залізо-вуглець)

Сумарний коефіцієнт усадки має невеликі значення, чавун є гарним ливарним матеріалом.

Коли усадка мінімальна, цілком відтворюється формотворна поверхня форми.

Найбільш поганий матеріал з погляду усадки – керамічні сплави, що зв'язано з вигорянням зв'язки.

Лекція №8

Усадка:

1.чавун – менше 1%;

2.сталі – до 2%;

3.бронза (Cu+Sn) – біля 1%;

4.сплави Al – 2-3%;

5.кераміка – до 20% (тому що потрібна термообробка).

___________________________________________________________________________

Теоретична вставка:

Класифікація пластмас по критерію затвердівання:

1.Термопласти –затвердівання обумовлене охолодженням

2.Реактопласти – затвердівання обумовлене реакцією полімеризації. В залежності від каталізатора полімеризації реактопласти поділяють на:

2.1. Термореактивні полімери (полімеризація викликана температурою);

2.2. Хімреактивні полімери (полімеризація викликана хімреагентом);

2.3. Фотополімери (полімеризація викликана електромагнітним впливом світлового діапазоні та суміжного з ним);

2.4. Ультра звукові;

2.5. Радіаційні;

Та ін..

Класифікація методів формоутворення за критерієм затвердівання:

1.Методи формоутворення в яких затвердівання пов’язане з охолодженням об’єднуються загальною назвою «Лиття»

2.Методи в яких затвердівання не обумовлене охолодженням (при наявності тиску) об’єднуються під загальною назвою «Пресування».

Для пластмас виділяють два види пресування:

2.1. пряме;

2.2. литтєве.

Цей розподіл базується на поняттях завантажувальної та формоутворюючої порожнин. Якщо ці порожнини суміщені у просторі, то має місце пряме пресування. Якщо ж ці порожнини рознесені у просторі, та з’єднуються між собою спеціальними каналами, що називаються литниками, то має місце литтєве пресування.

___________________________________________________________________________