отвода теплоты от отливки; с повышением температуры Тn скорость отвода

теплоты от отливки уменьшается. Поэтому на практике широко используют

регулирование скорости отвода теплоты от расплава и отливки, изменяя

температуры заливаемого сплава или кокиля перед заливкой. Однако чрезмерное

снижение температуры заливаемого сплава приводит к ухудшению заполняемости

кокиля. Повышение температуры кокиля увеличивает опасность приваривания

отливки к кокилю, особенно при литье чугуна и стали, снижает стойкость

кокиля.

Практически установлено, что оптимальная температура кокиля перед

заливкой зависит от заливаемого сплава, толщины стенки отливки и ее

конфигурации (табл. 2.4).

Температура заливки расплава в кокиль зависит от его химического

состава, толщины стенки отливки, способа ее питания при затвердевании.

Оптимальные температуры заливки в кокиль различных сплавов приведены ниже.

Особенности изготовления отливок из различных сплавов

Технологические режимы изготовления отливок из различных сплавов

обусловлены их литейными свойствами, конструкцией отливок и требованиями,

предъявляемыми к их качеству.

Таблица 2.4

Температура нагрева кокилей перед заливкой

|Сплавы |Отливки |Толщина|Темпера|

| | |стенки |тура |

| | |отливок|нагрева|

| | |, мм |кокиля,|

| | | |К |

|Алюминиевые |Тонкостенные, |1,6—2,1|673—693|

| |ребристые | | |

| |Ребристые, |5—10 |623—673|

| |корпусные | | |

| |Простые, без |<8 >8 |523—623|

| |ребер | |473—523|

|Магниевые |Тонкостенные, | |623—670|

| |сложные | | |

|Медные |Толстостенные |5—10 |523—620|

| |Средней сложности| |393—473|

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 |[pic]1 |[pic]2 |[pic] |

|II|[pic]1 |[pic]2 |[pic]3 |

|II|[pic]1 |[pic]2 |[pic]3 |

|I | | | |

|IV|[pic]1 |[pic]2 |[pic]3 |

|V |[pic]1 |[pic]2 |[pic]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 |43500—48300 |

|Коллектор |28000—33800 |

|Питатели |7800—5300 |

|Форма: | |

|простая . |2600—1350 |

|сложная |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

fc:fк:fп=l:2:3 или 1:2:4, (2.1)

где fc, fк, fn — площади поперечного сечения стояка, коллектора, питателя

соответственно.

Для крупных (50—70 кг) и высоких (750 мм) отливок

fc:fк:fп=1:3:4 или 1:3:5.

Для определения среднего значения минимально допустимой скорости

подъема расплава в форме иф 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],

uф =(3,0ч4,2)/lo, (2.2)

где uф — начальная скорость подъема расплава в форме, см/с; lо —

характерная толщина стенки отливки, см; при отношении Hо/lо<50 принимают

меньшие значения коэффициента в правой части (2.2), при Hо/lо>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

[pic](3,0ч4,2)[pic], (2.3)

где G — масса отливки, г; [pic] — плотность сплава, [pic] - скорость

движения расплава в узком сечении стояка, см/с.

Скорость [pic] определяют по формуле [pic], где расчетный напор,

определяют по известным формулам [4]; [pic] — коэффициент расхода,

принимают [4]: [pic] = 0,65ч0,76 для нижнего подвода; [pic] ==0,7ч0,8 для

ярусной системы; [pic] = 0,56ч0,67 для комбинированного способа подвода.

Меньшие значения [pic] принимают для пониженных температур заливки.

Определив по формуле (2.3) [pic], 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

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6