Отливки из алюминиевых сплавов

       Литейные свойства. Согласно ГОСТу литейные алюминиевые сплавы разделены на пять групп. Наилучшими литейными свой­ствами обладают сплавы I группы — силумины. Они имеют хоро­шую жидкотекучесть, небольшую (0,9—1%) линейную усадку, стойки к образованию трещин, достаточно герметичны. Это сплавы марок АЛ2, АЛ4, АЛ9, их широко используют в производстве. Однако они склонны к образованию грубой крупнозернистой эвтектики в структуре отливки и растворению газов.

       При литье силуминов в кокиль структура отливок вследствие высокой скорости кристаллизации получается мелкозернистой. Основной недостаток сплавов I группы при литье в кокиль — склонность к образованию рассеянной газовой пористости в от­ливках.

Сплавы II группы (медистые силумины) также нередко отли­вают в кокиль. Эти сплавы обладают достаточно хорошими ли­тейными свойствами и более высокой прочностью, чем силумины, менее склонны к образованию газовой пористости в отливках.

       Сплавы III — V групп имеют худшие литейные свойства — пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку (до 1,3%), склонны к образованию трещин, рыхлот и пористости в отливках. Получение отливок из этих сплавов требует строгого соблюдения технологических режимов, обеспечения хорошего заполнения фор­мы, питания отливок при затвердевании.

       Все литейные алюминиевые сплавы в жидком состоянии интен­сивно растворяют газы и окисляются. При затвердевании сплава газы выделяются из раствора и образуют газовую и газоусадочную пористость, которая снижает механические свойства и герметич­ность отливок. Образующаяся на поверхности расплава пленка окислов при заполнении формы может разрушаться и попадать в тело отливки, снижая ее механические свойства и герметичность. При высоких скоростях движения расплава в литниковой системе пленка окислов, перемешиваясь с воздухом, образует пену, попа­дание которой в полость формы приводит к дефектам в теле от­ливок.

       Влияние кокиля на свойства отливок. Интенсивное охлаждение расплава и отливки в кокиле увеличивает скорость ее затвердева­ния, что благоприятно влияет на структуру — измельчается зерно твердого раствора, эвтектики и вторичных фаз. Структура силу­минов, отлитых в кокиль, близка к структуре модифицированных сплавов; снижается опасность появления газовой и газоусадочной пористости, уменьшается вредное влияние железа и других при­месей. Это позволяет допускать большее содержание железа в алюминиевых отливках, получаемых в кокилях, по сравнению с отливками в песчаные формы. Все это способствует повышению механических свойств отливок, их герметичности.

       Кокили для литья алюминиевых сплавов применяют массив­ные, толстостенные. Такие кокили имеют высокую стойкость и большую тепловую инерцию: после нагрева до рабочей тем­пературы они охлаждаются медленно. Это позволяет с большей точностью поддерживать температурный режим литья и получать тонкостенные отливки. Для отливок сложной конфигурации ис­пользуют кокили, имеющие системы нагрева или охлаждения отдельных частей. Это дает возможность обеспечить направлен­ное затвердевание и питание отливок. Для получения точных отливок рабочую полость кокиля обычно выполняют обработкой резанием.

       Положение отливки в форме должно способствовать ее направленному затвердеванию: топкие части отливки распола­гают внизу, а массивные вверху, устанавливая на них прибыли и питающие выпоры.

       Литниковая система должна обеспечивать спокойное, плавное поступление расплава в полость формы, надежное улавливание окисных плен, шлаковых включений и предотвратить их образова­ние в каналах литниковой системы и полости кокиля, способст­вовать направленному затвердеванию и питанию массивных узлов отливки.

Используют литниковые системы с подводом расплава сверху, снизу, сбоку, комбинированные и ярусные (рис. 2.15, а).

       Литниковые системы с верхним подводом ис­пользуют для невысоких отливок типа втулок и колец (I, 1—3). Такие литниковые системы просты, позволяют достичь высокого коэффициента выхода годного. Заливка с кантовкой кокилей с такой литниковой системой обеспечивает плавное заполнение формы и способствует направленному затвердеванию отливок.

       Литниковые системы с подводом расплава снизу используют для отливок корпусов, высоких втулок, кры­шек (II, 1—3). Для уменьшения скорости входа расплава в форму стояк делают зигзагообразным (II, 1), наклонным (II, 2). Для задержания шлака устанавливают шлакозадерживающие бобыш­ки Б (II, 1); для удаления первых охлажденных порций расплава, содержащих шлаковые включения, используют промывники П (II 3).

       Литниковые системы с подводом расплав, а сбоку через щелевой литник (III, 1—3), предложен­ные акад. А. А. Бочваром и проф. А. Г. Спасским, сохраняют ос­новные преимущества сифонной заливки и способствуют направ­ленному затвердеванию Отливки. На практике используют несколь­ко вариантов таких систем. Стояки выполняют также наклонными или сложной формы, так называемые гусиные шейки. Эти стояки снижают скорость, исключают захват воздуха, образование шла ков и пены в литниковой системе, обеспечивают плавное заполне­ние формы расплавом. При заливке крупных отливок обязатель­ным элементом литниковой системы является вертикальный канал, являющийся коллектором.

I	1	2
II	1	2	3
III	1	2	3
IV	1	2	3
V	1	2	3

       Расплав (рис. 2.15,6) из чаши / поступает в зигзагообразный стояк 2, а из него — в вертикальный канал 3 — колодец — и вер­тикальный щелевой питатель 4, Соотношение площадей попереч­ных сечений элементов литниковой системы подбирают так, чтобы уровень расплава в форме во время ее заполнения был ниже уровня в канале 3; верхние порции расплава должны сливаться в форму и замещаться более горячим расплавом. Размеры кана­ла 3 и питателя 4 назначают сообразно с толщиной стенки отливки 5; чтобы избежать усадочных дефектов в отливке, расплав в кана­ле 3 и питателе 4 должен затвердевать позже отливки. Недоста­ток литниковой системы — большой расход металла на литники и сложность отделения их от отливки.

       Литниковые системы с комбинированным под­водом используют для сложных отливок (см. рис. 2.15,а IV, 1—3). Нижний питатель способствует спокойному заполнению формы, а верхний подает наиболее горячий расплав под прибыль, улучшая ее питающее действие.

       Ярусные литниковые системы используют для улуч­шения заполнения формы тонкостенных сложных или мелких отливок (V, 1—3).

       Размеры элементов литниковых систем для отливок из алюми­ниевых и магниевых сплавов определяют, исходя из следующих положений: значения критерия Re для различных элементов лит­никовой системы (стояка, коллектора, питателей) не должны превосходить гарантирующих минимальное попадание окислов и неметаллических включений в форму вследствие нарушении сплошности; скорость движения расплава в форме должна обес­печить ее заполнение без образования в отливке неслитин и спаев.

       Ниже приведены максимальные допустимые значения кри­терия Re = ud / v для различных элементов литниковых систем, по данным Н. М. Галдина и Е. Б. Ноткина [8]:

Стояк Коллектор Питатели Форма:        простая.        сложная

43500—48300 28000—33800 7800—5300   2600—1350 780

 

Из приведенных данных следует, что для получения качест­венных отливок скорость движения расплава должна убывать от сечения стояка к питателю. Поэтому для отливок из алюми ниевых сплавов применяют расширяющиеся литниковые системы с соотношением

 

f_c:f_к:f_п=l:2:3 или 1:2:4,                (2.1)

где f_c, f_к, f_n — площади поперечного сечения стояка, коллектора, питателя соответственно.

 

       Для крупных (50—70 кг) и высоких (750 мм) отливок f_c:f_к:f_п=1:3:4 или 1:3:5.

       Для определения среднего значения минимально допустимой скорости подъема расплава в форме и_ф используют различные теоретические и экспериментальные зависимости, учитывающие химический состав сплава, конфигурацию отливки, температуру формы и сплава и т. д. Наиболее простой, но достаточно точной, является зависимость, установленная А. А. Лебедевым [8],

u _ф =(3,0÷4,2)/ l _o,                           (2.2)

где u _ф — начальная скорость подъема расплава в форме, см/с; l о — характерная толщина стенки отливки, см; при отношении H _о/ l _о<50 принимают меньшие значения коэффициента в правой части (2.2), при H _о/ l _о>50 — большие его значения; Н₀ — высота отливки без прибылей и выпоров.

       При литье мелких и средних отливок в кокиль площадь попе­речного сечения стояка определяют по формуле

(3,0÷4,2) ,                    (2.3)

где G — масса отливки, г;  — плотность сплава,  - скорость движения расплава в узком сечении стояка, см/с.

       Скорость  определяют по формуле , где расчетный напор, определяют по известным формулам [4];   — коэффициент расхода, принимают [4]:  = 0,65÷0,76 для нижнего подвода;  ==0,7÷0,8 для ярусной системы;   = 0,56÷0,67 для комбинированного способа подвода. Меньшие значения  прини­мают для пониженных температур заливки.

       Определив по формуле (2.3) , по соотношению (2.1) находят площади поперечного сечения остальных элементов литниковой системы. В кокиле выполняют каналы литниковой системы в соот­ветствии с минимальными расчетными размерами, которые при доводке технологии отливки в случае необходимости увеличивают.

При литье крупных, сложных отливок для определения разме­ров литниковой системы пользуются специальными методами [8].

       Технологические режимы литья назначают в зависимости от свойств сплава, конфигурации отливки и предъявляемых к ней требований.

Состав и толщину слоя краски на поверхности рабочей полости кокиля назначают в соответствии с рекоменда­циями табл. 2.3. Для регулирования скорости отвода теплоты от различных частей отливки толщину и свойства огнеупорных покры­тий в разных частях кокиля часто делают различными. Для¹ окраски в этом случае используют трафареты. Поверхности кана­лов литниковой системы покрывают более толстым слоем красок с пониженной теплопроводностью, а поверхности прибыльных час­тей иногда оклеивают тонколистовым асбестом (клеем служит жидкое стекло).

       Температуру нагрева кокиля перед заливкой прини-мают, руководствуясь данными табл. 2.4.

Температурузаливки расплава в кокиль назначают в зависимости от химического состава сплава, толщины стенки отливки и ее размеров. Для силуминов типа АЛ2, АЛ4, АЛ9 ее принимают равной 973—4023 К, для широкоинтервальных сплавов типа АЛ 19, обладающих пониженной жидкотекучестью,— рав­ной 993—1043 К.

       Продолжительность выдержки отливки в ко­киле назначают с учетом ее размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры 650 К. Продолжительность охлаждения отливки до температуры выбивки определяют рас­четом по известным формулам [2, 14] и окончательно коррек­тируют при доводке технологического процесса.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: