Модифицирование литейных алюминиевых сплавов

Модифицирование алюминиевых сплавов лигатурам А1 - Ti, А1 - В или А1 - Ti - В производят при температуре,720-750 °С из расчета содержания 0,05-0,15 % Ti и 0,01-0,02 В..., Доэвтектические и эвтектические А1 - Si сплавы модифици­руют натрием, которого должно быть в количестве 0,05-0,1 %.

Модифицирование металлическим натрием производят в ос­новном флюсами и редко из-за его большого угара..

Модифицирование двойным флюсом: 67 % NaF; 33 NaCl, — ведут при температуре 780-800 °С. На поверхность расплава на­сыпают слой флюса в количестве 1-2 % от массы металла, вы­держивают 12-15 мин, затем нарубают корочку флюса и заме­шивают в расплав на глубину 50—100 мм.

В результате реакции 6NaF + А1 —► Na₃AlF₄ + 3Na происходит восстановление Na из флюса и растворение его в расплаве. С по­верхности расплава удаляют шлак и заливают клиновую пробу на качество модифицирования. Излом модифицированного спла­ва имеет светло-серый цвет без наличия блестящих включений.

Сплав должен быть разлит в течение 25-30 мин из-за явления потери модифицирующего эффекта.

Для снижения температуры модифицирования вместо двойного применяют тройные составы модификаторов, содержащие натрий.

При модифицировании стронцием эффект модифицирования сохраняется долго — более 2-3 ч. Модифицирование стронцием производят путем введения в расплав лигатуры А1 - Sr (5 % Sr) из расчета 0,05-0,07 Sr в сплаве.

Модификаторами длительного действия являются также ит­трий и сурьма, которые вводят в расплав в количестве 0,15- %. Заэвтектические силумины (более 13 % Si) модифицируют Фосфором при температуре 790-825 °С из расчета 0,05-0,1 Р.

 

 

Вопрос №40. Плавка магниевых сплавов. Плавку литейных магниевых сплавов ведут следующими способами: в стационарных и выемных тигелях. Технологии приготовления сплавов этими способами одинаковы, различие состоит в технологии заливки и составах применяемых флюсов. Шихтовые материалы не должны содержать продуктов коррозии, масла, эмульсии и прочих загрязнений. Отходы (литники, прибыли, бракованные отливки) очищают на дробеструйной установке или переплавляют. При плавке магниевых сплавов соблюдают следующий порядок загрузки шихтовых материалов: магний (отходы и возврат), лигатуры, алюминий, цинк и кадмий. Добавки церия, кальция и бериллия вводят перед самой разливкой. При переплаве возврата кальций выгорает полностью, что следует учитывать при расчете шихты. После присадки легирующих элементов сплав перемешивают 5-7 мин и отбирают пробы для определения химического сплава. При плавке в стационарных стальных) тигелях их нагревают до 400-500^о с, после чего загружают флюс ВИ2 в количестве 10 % от массы шихты. В расплавленный флюс небольшими порциями загружают нагретые до 120-150^о С шихтовые материалы. Сплав нагревают до 700-720^о С, провод рафинирование и модифицирование. Сплав выстаивается 10-150 мин, из него отбирают пробы и ручными ковшами проводят разливку. При плавке необходимо защищать эти сплавы от окисления и насыщения водородом, так как это приводит к образованию микропористости в отливках.

 

Вопрос №41. Классификация способов заливки форм. Литниковые системы. Охлаждение отливки в литейной форме. Заливка форм – это процесс заполнения литейных форм расплавленным металлом.

Различают свободную и принудительную заливку форм под давлением.

Свободная заливка литейных форм производится с помощью заливочных ковшей. Применяют также свободную заливку форм непосредственно из плавильных печей путём их поворота. При литье в песчаные формы преобладает свободная заливка литейных форм из ковша.

По месту установки форм перед заливкой различают следующие способы: на плацу (полу литейного цеха); стопочную заливку форм, когда они устанавливаются одна на другую и имеют общую литниковую чашу и стояк; заливку форм на конвейерах.

Литниковая питающая система — система каналов и полостей в форме, через которые жидкий расплавленный материал - расплав (металл или пластик) подается в полость литьевой формы или пресс-формы для литья под давлением. Элементы литниковой системы можно подразделить на подводящие и питающие. Литниковая система в литьевой форме состоит из воронки или литниковой чаши, стояка, коллектора или шлаковика, питателей и выпора.

Стадии охлаждения отливки. По технологическому циклу изготовления отливки продолжительность её охлаждения занимает значительное время от долей часа до сотен часов в зависимости от конфигурации, размеров и массы.

В литейных цехах крупного чугунного и стального литья 50 % производственных площадей занимают формы с охлаждающими отливками.

Процесс охлаждения металла отливки можно разделить на четыре стадии, отличающиеся интенсивностью и характером отвода тепла.

1 стадия. Охлаждение жидкого металла от температуры заливки до температуры кристаллизации или ликвидус сплава.

2 стадия. Затвердевание отливки. При затвердевании отливки выделяется теплота кристаллизации, величина которой будет зависеть от природы металла.

3 стадия. Охлаждение затвердевшей отливки до температуры выбивки её из формы.

4 стадия. Охлаждение отливки после выбивки из формы. Отливка отдаёт тепло в окружающую среду, в основном, излучением и небольшую долю конвекцией.

В первой, второй и третьей стадии основная доля тепла от отливки в форму передаётся теплопередачей (контактный теплообмен) и небольшая часть тепла передаётся излучением через открытые поверхности прибылей, выпоров и литниковой чаши.

От температуры заливки до температуры выбивки всё тепло, выделяемое отливкой, воспринимает песчаная форма.

Продолжительность каждой стадии охлаждения будет определяться теплофизическими свойствами металла и песчаной формы, а также конфигурацией отливки и её массой.

Интенсивность охлаждения тела пропорционально поверхности, приходящейся на единицу объёма.

 

 

Вопрос №42. Усадка отливок. Проектирование прибылей. Холодильники.

Усадка металла – изменение объёма металла при переходе его из жидкого состояния в твёрдое. Усадка – одно из основных свойств литейных сплавов, определяющих качество отливки.

Коэффициент усадки численно характеризует изменение объёмных или линейных размеров тела при охлаждении до комнатной температуры и выражается в долях единицы или в процентах.

Усадка металла или полная объёмная усадка складывается из усадки его в жидком состоянии, усадки в интервале затвердевания и усадки в твёрдом состоянии.

Усадка металла в жидком состоянии – это изменение объёма металла Vз до Vл при его охлаждении от температуры заливки – tз до температуры ликвидус tл.

Линейная усадка сплава – свободная усадка и фактическая усадка отливки отличаются из-за термического или механического торможения формы усадкe отливок. Такая усадка носит название затруднённой или литейной.

Проектирование питания отливки прибылями заключается в определении узлов питания, количестве прибылей с учетом радиуса их действия и радиуса действия торцевого эффекта и выборе рациональной конструкции прибыли

Места образования усадочных раковин определяют методом вписанных окружностей или методом проведения изотерм – изосолидов.

Выбор рациональной конструкции прибыли основан на том, что она должна быть резервуаром жидкого металла на весь период затвердевания отливки. Наивыгоднейшей конфигурацией прибыли является цилиндр.

На выбор оптимальной конструкции прибыли влияют следующие факторы: конфигурация отливки; способ формовки; характер производства; затраты на подготовку производства; затраты на отделения прибыли от отливки и т.д.

Методы расчета прибылей основаны на следующих положениях:

продолжительность затвердевания прибыли должна быть больше продолжительности затвердевания питаемого узла;

объём прибыли должен быть достаточным для компенсации усадки жидкого металла при затвердевания;

усадочная раковина не должна выходить за пределы прибыли и достигать её шейки.

Холодильники применяют, в основном, для устранения усадочных пустот в тепловых узлах отливок, когда нет возможности установить на него прибыль.

Холодильниками называют металлические вставки, устанавливаемые в форму или стержень с целью обеспечения направленного затвердевания или ускоренного охлаждения теплового узла отливки. Холодильники бывают внешние и внутренние (расплавляемые) (рис. 13.21.).

а) б)

Рис. 13.21. Внутренние (а) и внешние (б) холодильники:

1 – тепловой узел; 2 – холодильник; 3 – форма

 

Внутренние холодильники изготавливают из того же сплава, из которого изготавливают отливку. Внешние изготавливают из чугуна, стали или медных сплавов. Для того, чтобы внешний холодильник не расплавился, на него наносят слой огнеупорного покрытия. Толщина внешнего холодильника равна 0,4 – 1,0 толщины питаемого узла.

 

Вопрос №43. Образование пригара и трещин.

Пригар — образование на поверхностях отливки трудно отделяемого слоя формовочной смеси. Пригар вызывается перегревом расплава при заливке формы, недостаточной огнеупорностью формовочной смеси, некачественным покрытием формы или стержней огнеупорной краской, слабой набивкой формы или применением крупнозернистого песка.

Трещины классифицируют на горячие и холодные.

Холодные трещины — это разрывы небольшой ширины, возникающие в отдельных частях отливки. Отливки в местах трещин имеют светлую (не окисленную) поверхность сплава. Причинами образования холодных трещин являются внутренние напряжения в отливках, возникающих после затвердевания, различные механические повреждения в процессе выбивки и очистки отливок и плохое качество приготовленного сплава.

Горячие трещины, разрывы тела отливки характеризуются наличием на них окисленных поверхностей вследствие высокой температуры отливки в момент образования трещин. Причинами образования горячих трещин являются: плохая податливость стержней и отдельных частей формы, слишком ранняя выбивка отливки из формы, неравномерность остывания отливки и др.

 

Вопрос №44. Выбивка отливок. Устройство выбивных решеток. Обрубка отливок. Очистка отливок.

Выбивка – это процесс удаления затвердевших и охлаждённых до определённой температуры отливок из литейных форм.

Объём и последовательность операций технологического процесса выбивки отливок из литейных форм зависит от её массы и конфигурации, типа сплава и способа формовки.

Целью процесса выбивки является удаление формовочной и стержневой смеси.

При ручной выбивке используются грузоподъёмные механизмы и ручной (кувалды, молотки, зубила, стропы) и механизированный инструмент (пневматические молотки, зубила, навесные вибраторы и коромысла, а также вибрационные устройства с отбойными молотками).

К механизированным способам выбивки относятся: вибрационный, галтовка, гидравлический (водопескоструйный); водоструйный (струя сверхвысокого давления); гидроабразивный; электрогидравлический.

При механизированной выбивке отливок из опок применяют вибрационные выбивные решетки, схемы устройства которых показаны на рис. 14.1

 

а б в

Рис. 14.1. Схемы типовых выбивных решеток:

а –эксцентриковая; б – инерционная; в – ударная инерционная;

1 – решетка; 2 – опорные пружины; 3 – механический привод;

4 – литейная форма; 5 – опорная рама

Для крупногабаритных опок применяются ударные инерционные выбивные решетки.

После выбивки верхней опоки с отливкой (или без неё) приступают к выбивке нижней опоки без отливки (или с отливкой).

Под действием вибрации формовочная смесь разрушается и удаляется из опоки. Вместе с формовочной смесью удаляются также знаки стержней.

Обрубка отливок – это процесс отделения от отливок литниковой системы, заливов по разъёму формы и других неровностей поверхности.

Очистка отливок – это процесс окончательной обработки поверхности отливок перед последующей механической обработкой.

 

Вопрос №45. Дефекты отливок. Методы исправления. Контроль качества отливок.

Дефект отливки следует рассматривать как отступление от заданных требований, а контроль качества – это выявление различного вида дефектов. Дефекты подразделяют на наружные и внутренние.

Дефекты отливок по видам классифицируют на пять групп: несоответствие по геометрии; дефекты поверхности; несплошности в теле отливки, включения; несоответствие по структуре.

Дефекты отливок подразделяются на допустимые или недопустимые.

Исправление дефектов отливок заваркой

Перед заваркой отливку очищают от всех видов загрязнений и разделывают дефектные места до здорового металла

Заварку начинают с оплавления дефектного места сварочной горелкой без присадочного материала. После того, как по всей поверхности разделанного места дефекта образуется чистая и гладкая ванна расплавленного металла, заварку продолжают с присадочным материалом.

Высокотемпературная газоизостатическая обработка (ВГО) - новый способ исправления дефектов отливок.

Сущность ВГО состоит из всестороннего сжатия отливок газовым давлением при определённой температуре и продолжительности выдержки.

В результате ВГО залечиваются дефекты: газоусадочная пористость, зональные рыхлоты, микротрещины.

Пропитку отливок применяют для устранения негерметичности отливок из различных сплавов, работающих под давлением газа или жидкости, а также в вакууме.

Заделку дефектов эпоксидными замазками применяют для отливок из всех сплавов для придания им товарного вида.