загрузка...
загрузка...
На головну

Жидкотекучесть сплавів і фактори, що впливають на неї

  1. Види подвійних сплавів
  2. ВПЛИВАЮТЬ НА Стрибки з парашутом
  3. Питання 1. Фізіологія людини і фактори, що характеризують умови праці.
  4. Питання 2 Природа засобів стимулювання: реклама, особистий продаж, стимулювання збуту, пропаганда. Фактори, що визначають структуру коштів стимулювання.
  5. Гарантії законності - це об'єктивні умови і суб'єктивні фактори, а також спеціальні засоби, що забезпечують режим законності.
  6. Глобалізація мне: сутність, ознаки, фактори, наслідки і суперечності. Міжнародна «нова» економіка. мережева економіка
  7. Деструктивна спілкування особистості, фактори, що дезорганізують спілкування, техніки продуктивного спілкування.

жидкотекучесть - Здатність металів і сплавів в розплавленому стані заповнювати порожнину стандартної форми (проби) і точно відтворювати обриси виливки. Жидкотекучесть залежить від: а) складу і фізико-хімічних властивостей сплаву; б) теплофізичних властивостей форми; в) технологічних умов лиття. Найбільша вологотекучість характерна для чистих металів і евтектичних сплавів (рис. 12.1), а найменша - для сплавів на основі твердих розчинів або гетерогенних структур (що представляють собою тверді розчини з розподіленими в них частками інших фаз). Це пов'язано з різним характером процесу затвердіння виливки, обумовленим шириною температурного інтервалу кристалізації ДГкр - Перепаду температур між температурою початку (ликвидус) і кінця (солидус) кристалізації для конкретного сплаву. Для узкоінтервальних сплавів (ДГкр <30 ° С) характерно послідовне затвердіння виливки від поверхні до центру,


 Мал. 12.1. Взаємозв'язок ливарних властивостей сплавів з діаграмою стану: а - Діаграма стану, б - Жідкотеку-честь; в - лінійна усадка сплавів, компоненти яких близькі за властивостями; г - Лінійна усадка сплавів з сильно відрізняються за властивостями компонентами; д - Частка об'ємноїусадки сплавів, що виявляється в утворенні пористості; е - Частка об'ємноїусадки сплавів, що виявляється в утворенні усадкових раковин

наявність вузької двухфазной зони (розплав з виділилися кристалами), а також збереження рухливості розплаву в формі аж до затвердіння 60-80% обсягу виливки. У той же час послідовне затвердіння може реалізуватися лише при великому градієнті температур по перетину виливка. При цьому виливки набувають столбчатую структуру і відрізняються підвищеною щільністю і герметичністю. Евтектичні сплави є узкоінтервальнимі. До сплавів з вузьким температурним інтервалом кристалізації відносяться, зокрема, латуні. У сплавах на основі твердих розчинів і гетерофазних структур при наявності широкого температурного інтервалу кристалізації (АГКР> 100 ° С) затвердіння здійснюється за допомогою утворення широкої області твердо-рідкого стану, коли в розплаві по всьому об'єму виливка майже одночасно виділяються розгалужені кристали (дендрити). Таку різновид процесу кристалізації називають об'ємним затвердіння. Перебіг розплаву в силу підвищення його в'язкості припиняється вже при вмісті твердої фази більше 20-35% від обсягу. Температура, при якій припиняється протягом розплаву, називається температурою нульовий рідинних-сти t0 (Рис. 12.1, а, лінії AF и BG).

У процесі об'ємного затвердіння кристалізація залишилася рідкої фази призводить до того, що в усьому обсязі виливки відбувається виділення розчинених в розплаві газів, при цьому виникає багато часу, заповнених газом, і дрібних усадочних раковин. Шірокоінтервальнимі є алюмінієві сплави з 5-10% Сі.


На вологотекучість істотно впливають фізичні властивості сплаву: збільшення теплоємності і питомої теплоти кристалізації металу сприяє підвищенню жидкотекучести, оскільки при цьому зростає кількість теплоти, що виділяється в процесі затвердіння і охолодження виливки. В'язкість розплавів, збільшуючись з пониженням температури, знижує текучість. Високий поверхневий натяг у, з одного боку, значно полегшує розливання металу, але, з іншого боку, сприяє заокругленню гострих кутів і кромок в відливання.

Жидкотекучесть залежить від теплофізичних властивостей матеріалу форми. Мірою швидкості, з якою матеріал форми може поглинати теплоту розплавленого металу, є коефіцієнт акумуляції теплоти Ьф.

збільшення Ьф призводить до зростання тепловідведення з поверхні розплаву, що скорочує час затвердіння металу і тим самим знижує жидкотекучесть. Так, для чавунної форми Ьф на порядок вище, ніж для сирої піщаної (14000 і 1150 Вт-с1/2/ (М2-К) Відповідно). Жидкотекучесть (/ ж) можна оцінити по теплофізичних властивостях металу і умов лиття:

/ж = лР[Ф «- '.) + 4р] / ('., - 'Ф)' <12Л)

де /ж - Довжина спіралі (контрольної частини литий проби), що характеризує вологотекучість; р - щільність сплаву; с - Теплоємність сплаву; Ьщ, - Питома теплота кристалізації (до моменту нульовий жидкотекучести); tx - Температура перегріву металу (над температурою ліквідусу); t0 - Температура нульовий жидкотекучести; tK і?ф - Температура металу і форми відповідно; А - Коефіцієнт, що залежить від умов лиття. З виразу (12.1) видно, що з підвищенням температури ливарної форми /ф вологотекучість зростає. Тому для підвищення жидкотекучести розплаву керамічні та металеві ливарні форми часто підігрівають.

Характер перебігу розплаву (ламінарний або турбулентний) повинен впливати на вологотекучість. Характер перебігу рідин в каналі діаметром D оцінюється значенням числа Рейнольдса (Re):

Re = vD / r \,

де v - Швидкість потоку, м / с; т \ - кінематична в'язкість металу, м2/ С. При Re> Re ^, протягом рідини стає нестійким, в потоці виникають завихрення, що призводять до збільшення гідравлічного опору течією і, як наслідок, до зниження жидкотекучести. Якщо врахувати, що для стали Re ^, = 3500, т \ " = 0,4 10 "* м2/ С, а для чавуну Re ^, = 7000, р ^ = 0,3-10 "* м2/ С, то критична швидкість потоку для стали дорівнює v ^ = 0,0014 / ?> м / с, а для чавуну v ^ = 0,0021 / D м / с. Розрахунки показують, що турбулентний плин чавуну настає при швидкості, в 1,5 рази більшою, ніж у сталі.


Висока якість поверхні виливки при лиття під тиском, точність її геометричних параметрів і чіткість оформлення рельєфу забезпечуються гідродинамічним тиском (Р $) розплаву на стінку форми, які виникають в момент закінчення руху розплаву:

 (12.2)

: PMVl:

 Мал. 12.2. Вплив середовища і температури розплаву на його вологотекучість: 1 - Вакуум; 2 - повітря

де рм - Щільність розплаву; іф - Швидкість потоку в формі.

Жидкотекучесть залежить від схильності металу до окислення, сплошности і міцності оксидної плівки. При заливці форми оксидні плівки чинять опір течією розплаву і уповільнюють заповнення їм форми. У разі плавки і заливки металу у вакуумі або захисній середовищі вологотекучість зростає з підвищенням температури перегріву (? ") Розплаву (рис. 12.2, крива /). При заливці на повітрі (рис. 12.2, крива 2) температурна залежність рідинних-сти має максимум {T ^, відповідний температурі, перевищення якої викликає активне окислення розплаву з утворенням оксидних плівок.

 А-А
  1 70  
     
 Ш т [_  1 ° 1 у * -    
 «л  Луг-Ж *  
 1 / -) <i2F  
  f . tt ~.  
 1Л    ffi  
           
 Мал. 12.3. Спіральна технологічна проба на вологотекучість

Жидкотекучесть сплавів оцінюється шляхом заливання спеціальних технологічних проб (виливки у вигляді тонких прутків, прямих і спіральних пластин). Так, наприклад, в разі спіральної проби згідно з ГОСТ 16438-70 вологотекучість сплаву визначають по довжині (в сантиметрах) спіралеподібного прутка, що утворюється в процесі переміщення розплаву по каналах технологічної проби (рис. 12.3). Застосовують піщану або металеву форму (кокіль).

12.2. усадка сплавів

Усадка - властивість сплавів зменшувати обсяг та лінійні розміри при затвердінні і охолодженні.


Розрізняють лінійну ? "", і об'ємну еу усадки (в%):

гвід = ^ == - 100%, (12.3)

еу= * ~ * "100%, (12.4)

Огл

де / ф, /ота, Кф і Котл - Розміри і обсяги форми і виливки відповідно.

Фіксування лінійної усадки сплаву починається з моменту утворення міцного кристалічного скелета в обсязі виливки (в разі присутності рідкої фази) і твердого каркаса на її поверхні. Повна об'ємна усадка сплаву еу складається з усадки сплаву в рідкому стані е ^,

при затвердінні еу і в твердому стані еу ; еу «Зе ,,,,,,. Виникнення зовнішньої усадки, усадкових раковин і пористості (скупчення дрібних пустот, заповнених газами) в литві є результатом і проявом об'ємноїусадки металу. У ливарному виробництві є поняття вільної та утрудненою усадки. Перша обумовлена ??лише властивостями сплавів. Ускладнена ж усадка виникає в складних по конфігурації відливання в результаті спільного механічного та термічного гальмування процесу зміни їх розмірів і обсягу при литті. Ускладнена усадка чисельно відрізняється від вільної (наприклад, у сірого чавуну вільна лінійна усадка становить 1,1-1,3%, а утруднена - 0,6-1,2%). На характер і величину усадки впливають, з одного боку, хімічний і фазовий склади сплаву, величина температурного інтервалу його кристалізації АГкр, Взаємна розчинність компонентів (ширина області гомогенності твердих розчинів) і фізичні властивості сплаву (наприклад, коефіцієнт термічного розширення), а з іншого - технологічні умови лиття.

У сплавах зі значною розчинністю компонентів в твердому стані концентрационная залежність лінійної усадки підпорядковується закону Н. С. Курнакова (див. Рис. 12.1, в): в концентраційних інтервалах існування твердих розчинів аїр усадка змінюється по складному закону, а в області переважання евтектичною структури - за законом адитивності (прямолінійно). У разі сильного відмінності усадочних властивостей а- і Р-твердих розчинів на концентраційної залежності усадки спостерігається розрив (див. Рис. 12.1, г). Максимальної пористістю відрізняються сплави, розташовані в області граничних концентрацій твердих розчинів а і Р (см. Рис. 12.1, а, точки D и Е), що обумовлено об'ємним характером затвердіння. Для шірокоінтервальних сплавів характерно зосередження об'ємноїусадки в усадочною пористості (див. Рис. 12.1, д), а для узкоінтервальних сплавів - в усадочних раковинах (див. Рис. 12.1, е).


Технологічні чинники впливають на величину і характер усадки. Так, перегрів сплаву перед заливкою призводить до збільшення обсягу усадочноюраковини і пористості. Збільшення швидкості охолодження виливки викликає зростання її щільності і об'єму усадочноюраковини (за рахунок зменшення пористості); при цьому дещо збільшується Їли ,. Для забезпечення щільності виливків в місцях можливого утворення усадочних раковин передбачають прибутку. Кристалізація при підвищеному тиску знижує пористість і підвищує щільність виливків, забезпечуючи їх герметичність. У зв'язку з нерівномірністю і неодновременностью усадки різних частин виливки в ній виникають залишкові напруги трьох видів: механічні (пов'язані з гальмуванням усадки елементами форми), термічні (викликані відмінністю швидкостей охолодження окремих частин виливки) і фазові (обумовлені неодночасним протіканням фазових перетворень в різних зонах виливка ). Якщо в литві виникають великі залишкові напруги, то це викликає її викривлення і виникнення в ній тріщин.

Розрізняють гарячі тріщини усадочного походження, що утворюються в інтервалі температур затвердіння сплаву, і холодні тріщини, що виникають в литві при її охолодженні через вплив високих внутрішніх напружень. Якщо для гарячих тріщин характерна нерівна окислена поверхня, то для холодних - гладка світла (або зерниста з квітами мінливості). На процес виникнення і розвитку тріщин впливають властивості форми (зокрема її податливість), конструкція виливки, фізико-хімічні та ливарні властивості сплаву, а також технологічні умови затвердіння виливки. Різке зниження пластичності сплавів

поблизу температури солідусу називають високотемпературної крихкістю або горячеломкостью. Для цієї зони характерна велика ймовірність утворення гарячих тріщин. Їх зародження обумовлено присутністю на межі дендритів критичної кількості (5-15%) прошарків рідкої фази. Сплави з широким інтервалом затвердіння мають більшу схильність до утворення гарячих тріщин.

Суть методу визначення

.,.,. "," Лінійної усадки в твердому стані
 Мал. 12.4. Проба на лінійну усадку

v , полягає в вимірі розмірів

сплавів за допомогою скоби: _, _ _ г г

1 - виливок (проба), 2 - Литниковая чаша, проРаз«а (пРоби) ПРИ його охолодженні

3 - стояк, 4 - скоба в формі від температури заливки до


нормальної. Зразки являють собою циліндричні стержні діаметром 20-30 мм, бруски перетином 20x20, 25x25 і 40x40 мм, довжиною від 130 до 400 мм. За ГОСТ 16817-71 лінійна усадка кольорових металів і сплавів визначається за допомогою лиття проби в піщану (суху) або металеву форму з подальшим фіксуванням стрілочним індикатором зміни розмірів зразка в процесі затвердіння. На рис. 12.4 показаний спосіб вимірювання лінійної усадки за допомогою сталевої «скоби», наформованной в піщану форму для фіксації контрольного розміру внутрішньої порожнини форми / ф = 200 мм. Для формування цієї порожнини використовується модель зразка у вигляді бруска перетином 20x20 мм і довжиною 200 мм.

Більшість сплавів мають лінійну усадку, що не перевищує 3%: сірий чавун 1,1-1,3%, вуглецева сталь 1,2-2,4%, легована сталь 2,5-3,0%, силуміни 1-1,5 %, магнієві сплави 1-1,6%, латуні 1,5 1,9%, оловяністие бронзи 1-1,5%, безолов'яні бронзи 1,6-2,2%.

12.3. Ізоляція і гази в ливарних сплавах

Ізоляція - це неоднорідність хімічного складу сплаву в різних частинах виливки. Розвиток хімічної неоднорідності може відбуватися як в мікрооб'ємах сплаву (всередині окремих дендритів злитка) - внутрікристалічної (дендритная) ізоляція, так і по окремим його зонам (макрооб'ємів) - зональна сегрегація. Однією з різновидів зональної ліквації є ізоляція по щільності (гравітаційна сегрегація). Дендритну ликвацию усувають гомогенизацией - високотемпературним дифузійним відпалом, що призводить до вирівнювання хімічного складу в межах мікрозерна. Гравітаційну ликвацию пригнічують перемішуванням розплаву, його швидким охолодженням, а також застосуванням легуючих добавок, що утворюють з основою розгалужені кристали (Денді-рити), що заважають переміщенню в розплаві твердої фази.

Розчинені в розплаві гази (водень, азот і ін.) При затвердінні і охолодженні виливки можуть виділятися у вигляді хімічних сполук, а також утворювати газові раковини і пори. Суттєве зменшення газонасиченості сплавів досягається при їх плавці у вакуумі.

Контрольні питання

1. Назвіть основні ливарні властивості і дайте їм визначення.

2. Які фактори впливають на жвдкотекучесть сплавів?

3. Які групи сплавів володіють найменшою і найбільшою вологотекучостю, чим це пояснюється?


4. Як впливають на текучість хімічний і фазовий склади сплаву?

5. Як впливають на текучість матеріал форми і умови лиття?

6. Що таке усадка сплаву, які бувають різновиди усадки?

7. Як визначають текучість і усадку сплаву?

8. Що таке ізоляція в сплавах, які бувають її різновиди?

9. Як зменшити газонасиченість сплавів при литті?



Попередня   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   Наступна

волокон кордонів | Армуючі матеріали і їх властивості | Композиційні матеріали на нікелевої матриці | Евтектичні композиційні матеріали | Евтектичні композиційні матеріали на алюмінієвій основі | Евтектичні композиційні матеріали на основі нікелю | Композиційні матеріали на неметалевої основі | Властивості композиційних матеріалів з полімерною матрицею | Обробка і з'єднання композиційних матеріалів | Металургійні основи плавки |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати