Литейные свойства сплавов

Министерство  образования и науки РФ

Федеральное государственное автономное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт  цветных металлов и материаловедения 
 
 
 
 

Кафедра: ЛП 

Группа: ТФ08-04 
 
 
 
 
 

Отчет по лабораторной работе

«Литейные свойства сплавов» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель:  Саначева Г.С.

                                                                         Студент:  Воронцова М.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Красноярск, 2010

Цель  работы: изучить литейные свойства сплавов.

Краткие теоретические сведения.

К основным литейным свойствам сплавов относятся  жидкотекучесть и усадка.

Под жидкотекучестью понимают способность сплава заполнять формы, воспроизводить полностью ее очертания. Жидкотекучесть зависит от большого количества факторов, которые можно объединить в три основные группы:

- факторы, связанные  со свойствами сплава ( вязкость, поверхностное натяжение, теплота и интервал кристаллизации, теплопроводность, теплоемкость и др. );

- факторы, связанные о свойствами заполняемой формы ( шероховатость стенок формы, теплопроводность, газопроницаемость );

- факторы, зависящие  от условий заполнения формы  ( металлостатический напор, избыточное внешнее давление на расплав, перегрев расплава, температура литейной формы, конструкция литниковой системы).

Различают истинную, условно-истинную и практическую жидкотекучесть сплава.

Истинная жидкотекучесть сплавов определяется при одинаковом перегреве их выше температуры нулевой  жидкотекучести, при которой сплав  теряет подвижность. Нулевая жидкотекучесть наступает при температуре , лежащей между ликвидусом и солидусом сплава, при определенном количестве твердой фазы. В практических условиях трудно определить  температуру нулевой жидкотекучести, поэтому определяют  не истинную, а условно-истинную жидкотекучесть сплавов при одинаковом перегреве их выше температуры ликвидуса. Под практической понимают  жидкотекучесть сплавов при постоянной температуре заливки. В этом случае перегрев выше температуры ликвидуса и нулевой жидкотекучести для различных сплавов не одинакова.

Жидкотекучесть  определяют экспериментально по специальным  технологическим пробам, которые  можно разделить на три группы:

- пробы постоянного  сечения ( спиральная, прутковая,  U-образная и др. );

- пробы переменного  сечения ( клиновая, шариковая );

- комбинированные.

Пробы постоянного  сечения.

Мерой жидкотекучести в пробах постоянного сечения  является длина полученного прутка для выбранных условий заливки  и охлаждения сплава.

Спиральная  проба состоит из чаши 1, фильтра 2, стояка 3, металлоприемника 4 и спирального канала 5трапецеидального сечения с небольшими выступами 6. О величине жидкотекучести судят по пути, пройденному металлом до затвердевания, т.е. длине прутка. Небольшие выступы 6, нанесены через 50 мм, облегчают измерение спирали. 
 
 

U-образная проба имеет вертикальное расположение канала постоянного сечения. Высота подъема металла в канале пробы является количественной характеристикой жидкотекучести. Эта проба позволяет одновременно оценить усадку сплава и склонность к образованию трещин.

Прутковая проба имеет обычно цилиндрический канал диаметром 5 мм, выполненный в песчано-глинистой форме.  Металл поступает в канал из буферного резервуара, заполняемого из литниковой воронки. Заполнение воронки и вхождение металла в канал значительно зависят от условий заливки. Проба должна устанавливаться точно по уровню. Воспроизводимость определения жидкотекучести в этой пробе низкая ( отклонения до 15% ).

Пробы переменного  сечения.

Наибольшее распространение  получили клиновая и шариковая пробы.

В клиновой пробе полость формы переменного сечения в виде клина заполняется жидким металлом, который проникает в зависимости от жидкотекучести сплава на определенное расстояние. Показателем жидкотекучести является зазор, образующийся между вершиной конуса и вершиной затвердевшего металла: чем меньше это расстояние, тем жидкотекучесть больше.

Металлическая шариковая проба имеет вертикальный разъем вставки 3, соприкасающейся с шариком 2 диаметром 20 мм, вмонтированным в одну из половинок металлической формы. Металл подводится в нижнюю часть формы через воронку 4 и литниковый канал 5. Он подтекает в пространство между планкой 3 и шариком 2, но не заполняет всего пространства, оставляя отверстие. Жидкотекучесть характеризуется площадью отверстия или его диаметром, чем меньше эти величины, тем больше жидкотекучесть. 

Наибольшей жидкотекучестью  обладают эвтектические сплавы, чистые металлы и интерметаллиды, кристаллизующиеся  при постоянной температуре. По мере увеличения интервала кристаллизации жидкотекучесть уменьшается. 

Усадкой называется уменьшение объема и линейных размеров отливки в период между заполнением формы расплавом и охлаждением отливки до температуры окружающей среды.  Следует различать три периода усадки:

- период в  жидком состоянии до наступления  температуры кристаллизации;

- при затвердевании  в процессе кристаллизации ( в интервале температур ликвидус-солидус );

- в твердом  состоянии.

Различают линейную и объемную усадку. 

По мере подачи тепла в окружающую среду температура  затвердевшей корки, или скелета  кристаллов, понижается, в результате чего происходит сокращение линейных размеров отливки. Некоторые металлы  и сплавы кристаллизуются с увеличением  объема и линейных размеров отливки. Такое увеличение размеров называют предусадочным расширением.

Величина линейной усадки или расширения  определяется изменением температуры, коэффициентом  линейного расширения и коэффициентом  термического сжатия.

Различают линейную и литейную усадку.  Линейной усадкой  принято называть сокращение линейных размеров, определяемое только свойствами сплава, протекающее без торможения со стороны формы. Литейной усадкой  называют разницу между линейными  размерами модели и отливки.

Литейная усадка отличается от линейной, так как  она зависит не только от свойст и состояния металла, но и от конструкции отливки, конструкции формы.

Вывод: изучили  литейные свойства сплавов.