Применение различных материалов в производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

литье порода сталь маркировка

1. Генетические группы горных пород и их генетические группы. Главные породообразующие минералы (кварц, полевой шпат, слюды, карбонаты, глинистые, минералы, сульфаты)

2. Углеродистые стали. Классификация, маркировка и применение углеродистых сталей. Влияние углерода на структуру и свойства стали

3. Литье под давлением. Машины для литья под давлением. Преимущества и недостатки

Список использованной литературы

1. Генетические группы горных пород и их генетические группы. Главные породообразующие минералы (кварц, полевой шпат, слюды, карбонаты, глинистые, минералы, сульфаты)

По условиям образования различают три группы горных пород, отличающиеся друг от друга рядом признаков, обусловленных особенностями их образования:

1.Магматические -возникли в земной коре при застывании магмы (огненно-жидкого силикатного расплава) - гранит, диорит, сиенит, габбро, риолит, трахит, андезит, базальт и др.

2.Осадочные -образовались на поверхности земной коры - на суше (при разрушении ранее возникших горных пород) или в водоемах

а) при выпадении солей из пересыщенных водных растворов (доломит, гипс),

б) в результате жизнедеятельности организмов (известняк, мел),

в) при отложении в водной среде поступившего в нее обломочного материала (песок, гравий).

Осадочные породы образуют тонкий слой, покрывающий три четверти земной поверхности.

3.Метаморфические - возникли в земной коре при перекристаллизации под влиянием высокого давления, температуры и химически активных веществ уже существовавших магматических или осадочных пород (мрамора, сланцы, гнейсы).

Магматические и метаморфические породы составляют 95% массы земной коры.

Магматические горные породы: различают три генетических типа магматических пород:

- интрузивные (глубинные),

- эффузивные -излившиеся на поверхность,

- экструзивные- выброшенные при извержениях вулканов.

Различные условия образования проявились в отличии этих типов по таким признакам как текстура, структура и форма залегания. Поэтому перечисленные признаки являются критериями, позволяющими установить их происхождение.

Главные породообразующие минералы.

Основные породообразующие минералы:

- группа кварца и его разновидности;

- группа алюмосиликатов (корунд, полевые шпаты, слюды, каолинит);

- группа железисто-магнезиальных силикатов;

- группа карбонатов;

- группа сульфатов.

Все эти минералы различаются по своим свойствам, поэтому преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (полированию, шлифованию и т. п.).

Кварц, состоящий из диоксида кремния (Si0₉) в кристаллической форме --один из самых распространенных, прочных и стойких минералов. Он обладает исключительно высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материалов прочностью при растяжении (около 100 МПа). Плотность 2,65 г/см³, твердость 7, уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза. Кварц отличается высокой кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной температуре: из кислот на него действует фтористоводородная кислота и горячая фосфорная; едкие щелочи вступают в химическое взаимодействие с кварцем при повышенной температуре. Кварц плавится при температуре около 1700^СС, поэтому широко используется в огнеупорных материалах.

Благодаря высокой прочности и химической стойкости кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит (например, при выветривании гранитов). Поэтому он является также одним из самых распространенных минералов и в осадочных породах (в песчаниках и кварцевых песках).

Цвет кварца может быть различным, но чаще всего встречаются бесцветный, молочно-белый и серый. Прозрачные, полупрозрачные и красиво окрашенные разновидности носят названия: горный хрусталь (водяно-прозрачный кристалл), аметист (фиолетовый), раухтопаз (дымчатый топаз), морион (черный).

Полевые шпаты -- самые распространенные минералы магматических пород (до ²/з общей массы породы). Как и кварц, они представляют собой светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т. п.). Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклазы.

Ортоклаз- K₂0Al₂O₃6Si0₂ или K[AlSi₃0₈] «прямо-раскалывающийся» характеризуется следующими свойствами: угол между спайностями 90°, твердость 6--6,5, плотность 2,57 г/см³, плавится при 1170°С, полное расплавление при 1450°С. Встречается в кислых (гранитах) и средних (сиенитах) по кислотности магматических породах.

Плагиоклазы «косораскалывающиеся» образуют изоморфный ряд от альбита Na₂0-Al₂CV&Si0₂ или Na[AlSi₃O_s], входящего в состав кислых пород, до анорита CaO-Al₂0₃-2Si02 или Са [A!₂Si₂0₃], характерного для основных пород (габбро, базальта и др.), твердость 6, плотность 2,55 г/см³.

По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей прочностью (120--170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полевошпатовых песков). Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Результатом выветривания является новый минерал -- каолинит (важнейшая часть самой распространенной осадочной породы -- глины).

Слюды, встречающиеся в гранитах и некоторых других магматических породах, относятся к группе алюмосиликатов. Мусковит--почти бесцветная калиевая слюда, полупрозрачна, тугоплавка и химически стойка. Биотит-- магнезиально-железистая слюда черного цвета выветривается легче, чем мусковит. Вермикулит - гидрослюда золотисто-бурого цвета, образующаяся в результате окисления и гидратации биотита. При прокаливании вермикулит теряет воду и увеличивается в объеме 18-25 раз, применяется как теплоизоляционный материал. Твердость слюд 2--3, для них характерна совершенная спайность в одном направлении.

Алюмосиликаты (слюды) понижают прочность пород, ускоряют их выветривание и затрудняют шлифование и полирование, так как в результате совершенной спайности слюды весьма легко разделяются на очень тонкие пластинки. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью: бетоны и строительные растворы на песке с значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.

Для специальных отделочных штукатурок в растворы иногда намеренно вводят слюду в целях достижения определенного художественного аффекта.

Карбонаты - многочисленная группа минералов, которые имеют широкое распространение. К минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего это соли кальция, магния, натрия, меди. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например кальцит и доломит.

В структурном отношении все карбонаты относятся к одному основному типу - анионы [CO₃]^2-представляют собой изолированные радикалы в форме плоских треугольников.

Большинство карбонатов безводные простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом [CO₃]^2-. Менее распространены сложные карбонаты, содержащие добавочные анионы (OH)^-, F^- и Cl^-. Среди наиболее распространённых безводных карбонатов различают карбонаты тригональной и ромбической сингоний. Карбонаты обычно имеют светлую окраску: белую, розовую, серую и т.д., исключение представляют карбонаты меди, имеющие зелёную или синюю окраску. Твёрдость карбонатов около 3-4.5; плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb и Ba.

Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl и HNO₃), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа. По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки) или осадочно-метаморфические минералы; выделяются также поверхностные, характерные для зоны окисления и иногда низкотемпературные гидротермальные карбонаты.

Глинистые минералы представляют собой гидратированные алюмосиликаты, обычно с частичным замещением алюминия железом и магнием. Они тонкозернисты, обычно менее 5 мкм, а в некоторых случаях их размер измеряется миллимикронами.

Атомная структура большинства глинистых минералов сложена двумя единицами. Одна структурная единица состоит из двух слоев плотноупакованных кислородов или гидроксилов, в которых атомы алюминия, железа, или магния расположены в октаэдрической координации таким образом, что каждый из них находится на равном расстоянии от шести кислородов или гидроокислов. Вторая структурная единица образована кремнекислородными тетраэдрами. В каждом тетраэдре атом кремния одинаково удален от четырех кислородов или гидроксилов, расположенных в форме тетраэдра с атомом кремния в центре, чтобы сбалансировать структуру.

Группа каолинита. Главным членом группы каолинита является каолинит, имеет формулу (OH)₈ Al₄Si₄ O₁₀ или Al₂ O₃ 2SiO₂ 2H₂ O. Старинное название этого минерала перешло от китайцев. Кау-линг - «высокая гора»; так называлось месторождение каолина.

Монтмориллонитовая группа, получившая название по главному минералу группы, монтмориллониту, который имеет состав: (OH)₄ AL₄ Si₈ O₁₀ nH₂ O. Монтмориллонит назван по месту нахождения в Монтмориллоне (Франция). Химический состав непостоянный, сильно зависит от варьирующего содержания воды. По анализам чистых разностей устанавливаются следующие колебания (%): Al₂ O₃ 11-22, Fe₂ O₃ 0-5и больше (ферримонтмориллонит), MgO 4-9, CaO 0, 8-3, 5 и выше в кальциомонтмориллоните, SiO₂ 48-56, H₂ O 12-24. Цвет монтмориллонита белый с сероватым, иногда синеватым оттенком, розовый, розово-красный, иногда зеленый. Блеск. В сухом состоянии матовый. Твердость отдельных чешуек неизвестна. Очень мягкий. Жирный.

Иллитовая, или глинисто-слюдистая группа включает иллит, который имеет общую формулу (OH)₄ Ky(Al₄ Fe₄ Mg₄ Mg₆ ) (Si_8-y Al_y ) O₂₀, где «y» варьируется от 1 до 1,5. Иллит является разновидностью белых слюд, но отличается от них, вероятно, тем, что содержит меньше калия и больше воды, чем обычно свойственно слюдам. Кроме разновидностей иллита группа содержит глауконит.

Группа хлорита состоит из минералов богатых магнием, которые широко представлены в сланцах и в которых ионы двухвалентного железа занимают видное место. Хлорит имеет химический состав 5(Mg,Fe)O Al₂ O₃ 3SiO₂ 4H₂ O. Твердость 2-2,5. Удельный вес 2,0-2,8. Блеск от стеклянного до перламутрового. Цвет зеленый. Форма кристаллов - таблички, чешуйки, срастающиеся друзами.

Сульфамты -- минералы, соли серной кислоты H₂SO₄. В их кристаллической структуре обособляются комплексные анионы SO₄^2?. Наиболее характерны труднорастворимые сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba²⁺, а также Sr²⁺ и Ca²⁺. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисленного железа), более сильные основания -- двойные соли и кристаллогидраты.

Образуются в условиях повышенной концентрации кислорода и при относительно низких температурах, то есть вблизи земной поверхности. Большей частью экзогенные, хемогенные (в месторождениях солей). Сульфаты Cu, Zn и других близких элементов образуются при разрушении сульфидов. В природе встречается 180 минералов сульфатов и на их долю приходится ~0,5 % массы земной коры. Некоторые из сульфатов добывают для различных технических целей (гипс, барит и др.). для химической промышленности (мирабилит и др.), как руды Mg и др.

2. Углеродистые стали. Классификация, маркировка и применение углеродистых сталей. Влияние углерода на структуру и свойства стали

Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % С (точка Е) при малом содержании других элементов, называются углеродистыми сталями. Углеродистые стали завершают кристаллизацию образованием аустенита. В их структуре нет эвтектики (ледебурита), благодаря чему они обладают высокой пластичностью, особенно при нагреве, и хорошо деформируются.

Углеродистые стали выплавляются в электропечах, мартеновских печах и кислородных конвертерах. Наилучшими свойствами обладает электросталь, более чистая по содержанию вредных примесей - серы и фосфора, а также газов и неметаллических включений. Она идет для изготовления наиболее ответственных деталей.

Углеродистые стали классифицируют по структуре, способу производства и раскисления, по качеству.

По структуре различают:

1) доэвтектоидную сталь, содержащую до 0,8 % С, структура которой состоит из феррита и перлита;

2) эвтектоидную, содержащую около 0,8 % С, структура которой состоит только из перлита;

3) заэвтектоидную, содержащую 0,8-2,14 % С; ее структура состоит из зерен перлита, окаймленных сеткой цементита.

По способу производства различают стали, выплавляемые в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом.

По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали.

По качеству различают стали обыкновенного качества и качественные стали. Стали обыкновенного качества содержат не более 0,05 % S и не более 0,04 % Р. Качественные стали содержат не более 0,04 % S (в случае инструментальных сталей до 0,03 %) и не более 0,035 % Р, они менее загрязнены неметаллическими включениями и газами. В особо ответственных случаях применяются стали, содержащие менее 0,02 % S и 0,03 % Р. Поэтому при одинаковом содержании углерода качественные стали имеют более высокие пластичность и вязкость, особенно при низких температурах. Качественные стали предпочтительнее для изготовления изделий, эксплуатируемых при низких температурах, в частности в условиях Севера и Сибири.

Стали обыкновенного качества изготавливают по ГОСТ 380 94. Выплавка их обычно производится в крупных мартеновских печах и кислородных конвертерах. Обозначают их буквами "Ст" и цифрами от 0 до 6, например: СтО, Ст1,..., Стб. Буквы "Ст” обозначают “сталь”, цифры - условный номер марки стали в зависимости от ее химического состава. В конце обозначения марки стоят буквы “кп”, “пс”, “сп”, которые указывают на способ раскисления: “кп” - кипящая, “пс” - полуспокойная, “сп” - спокойная.

Химический состав стали должен соответствовать нормам.Чем больше цифра условного номера стали, тем выше в ней содержание углерода. Содержание серы в стали всех марок, кроме СтО, должно быть не более 0,050 %, фосфора - не более 0,040 %; в стали марки СтО серы - не более 0,060 %, фосфора - не более 0,070 %.

Качественные углеродистые стали выплавляются в электропечах, кислородных конвертерах и мартеновских печах по ГОСТ 1050-88. Качественные стали поставляют по химическому составу и по механическим свойствам. К ним предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей (серы не более 0,04 %, фосфора не более 0,035 %). Для сталей марок 11кп и 18кп, применяемых для плакировки, содержание серы должно быть не более 0,035 %, фосфора не более 0,030.

Качественные углеродистые стали маркируют двузначными цифрами 05, 10, 15,..., 60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскисленности: кп, пс. В случае спокойной стали степень раскисленности не указывается.

По содержанию углерода качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (0,3-0,5 % С) и высокоуглеродистые конструкционные (до 0,65 % С).

Для изделий ответственного назначения применяют высококачественные стали с еще более низким содержанием серы и фосфора. Необходимость обеспечения низкого содержания вредных примесей в высококачественных сталях дополнительно удорожает и усложняет их производство. Поэтому обычно высококачественными сталями бывают не углеродистые, а легированные стали. При обозначении высококачественных сталей в конце марки добавляется буква А, например сталь У10А.

Углеродистые стали, содержащие 0,7-1,3 % С, используют для изготовления ударного и режущего инструмента. Их маркируют У7, У13, где “У” означает углеродистую сталь, а цифра -содержание углерода в десятых долях процента.

Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже малое изменение содержания углерода оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением углерода в структуре стали растет содержание цементита. При содержании до 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8 % С в структуре стали кроме перлита появляются структурно свободный вторичный цементит.

Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличиваются твердость и прочность и уменьшаются вязкость и пластичность стали.

Рост прочности происходит при содержании в стали до 0,8-1,0 % С. При увеличении содержания углерода более 1,0 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных зерен, легко разрушающейся при нагружении. По этой причине заэвтектоидные стали подвергают специальному отжигу, в результате которого получают структуру зернистого перлита.

Углерод оказывает существенное влияние на технологические свойства стали: свариваемость, обрабатываемость давлением и резанием. С увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость, а также способность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии. Лучше всего обрабатываются резанием среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3--0,4 % С. Низкоуглеродистые стали при механической обработке дают плохую поверхность и трудно удаляемую стружку. Высокоуглеродистые стали имеют повышенную твердость, что снижает стойкость инструмента.

3. Литье под давлением. Машины для литья под давлением. Преимущества и недостатки

Процесс литья под давлением имеет более чем вековую историю. Главными его преимуществами является возможность получения заготовок с минимальными припусками на механическую обработку или без неё и минимальной шероховатостью необработанных поверхностей, обеспечение высокой производительности и низкой трудоёмкости изготовления деталей.

Литьё под давлением металлов - способ получения отливок из сплавов цветных металлов и сталей некоторых марок в пресс-формах, которые сплав заполняет с большой скоростью под высоким давлением, приобретая очертания отливки. Этим способом получают детали сантехнического оборудования, карбюраторов двигателей, алюминиевые блоки двигателей и др. Литьё производят на литейных машинах с холодной и горячей камерами прессования. Литейные формы, называются обычно пресс-формами, изготовляют из стали. Оформляющая полость формы соответствует наружной поверхности отливки с учётом факторов, влияющих на размерную точность. Кроме того, в пресс-форму входят подвижные металлические стержни, образующие внутренние полости отливок, и выталкиватели.

Сущность литья под давлением

Выполняют машинным способом в металлические формы, называемые пресс-формами. Заполнение металлом пресс формы осуществляют после её смыкания через литниковые каналы, которые соединяют рабочую полость пресс-формы с камерой прессования машины для литья под давлением. Наружные очертания отливки образуются рабочей поверхностью сомкнутой пресс-формы, а внутренние отверстия и полости получают при помощи металлических стержней, которые извлекают из затвердевшей отливки в момент раскрытия пресс-формы. Стержни имеют механически привод в виде реек, шестерен, зубатых секторов, клиньев, эксцентриков, кинематически связанных с механизмом раскрытия пресс формы.

Металл заливают в камеру прессования и запрессовывают внутрь рабочей полости пресс-формы. После кристаллизации отливки происходит раскрытие пресс-формы для извлечения отливки, при этом отдельная часть остается неподвижной, а остальные части отводятся гидроприводом. Отливка удерживается в подвижной части и перемещается с ней до соприкосновения с выталкивателями, которые выталкивают отливку из подвижной части пресс-формы. Отливка может быть извлечена из раскрытой пресс формы при помощи манипулятора или робота. Для предотвращения сваривания рабочей поверхности пресс-формы с отливкой и облегчения извлечения отливки полость пресс-формы покрывают составами в виде паст или распыляющих жидкостей, содержащих порошки металлов, графит, сульфид молибдена.

Преимущественно используют сплавы на основе меди, алюминия, цинка, свинца, сурьмы, которые оказывают незначительное тепловое воздействие на пресс-формы. Разгар и деформация пресс-форм приводят к потере точности и чистоты поверхности отливок. Для сохранения постоянства размеров пресс-формы делают водоохлаждение. В последнее время все шире начинают использоваться тугоплавкие сплавы, например, стали, требующие очень дорогих пресс-форм с жаропрочными вставками из сплавов на основе молибдена. Внутренние полости в отрезках поучают при помощи латунных стержней. После кристаллизации стальной отливки латунный стержень остаётся внутри неё, при высокотемпературном отжиге он выплавляется из отливки, оставляя после себя полость.

Отливки, полученные литьём под давлением, отличаются чистотой поверхности и точностью, соответствующей 4 классу. Допуски на размеры находятся в пределах от ±0,075 до ±0,18 мм. Литьё под давлением экономически целесообразно для крупносерийного и массового производства точных отливок из легкоплавких сплавов. Трудоёмкость изготовления отливок литьём под давлением в литейных цехах снижается в 10-12 раз, трудоёмкость механической обработки снижается в 5-8 раз. Данный способ литья нашёл широкое применение в автомобильной, авиационной, электротехнической, приборостроительной, санитарно-технической отраслях промышленности.

Часто отливки, изготовленные литьём под давлением, армируют для упрочнения. Конструктивные элементы из других более прочных или износостойких сплавов предварительно получают механической обработкой или холодной листовой штамповкой и вкладывают в пресс-форму перед заполнением её металлом. При литье год давлением цинковых сплавов пресс-формы выдерживают без разрушения и потери точности 1 млн. заполнении металлом, магниевых сплавов - 250 тыс. заполнений, алюминиевых сплавов - 100 тыс., медных ставов - 5000 заполнений.

При получении отливок на литейных машинах с холодной камерой прессования (схема, а, б) необходимое количество сплава заливается в камеру прессования вручную или заливочным дозирующим устройством. Сплав из камеры прессования под давлением прессующего поршня через литниковые каналы поступает в оформляющую полость плотно закрытой формы, излишек сплава остаётся в камере прессования в виде пресс-остатка и удаляется. После затвердевания сплава форму открывают, снимают подвижные стержни и отливка выталкивателями удаляется из формы. При получении отливок на машинах с горячей камерой прессования (схема, в) сплав из тигля нагревательной печи самотёком поступает в камеру прессования. После заполнения камеры прессования срабатывает автоматическое устройство (реле времени, настроенное на определённый интервал), а поршень начинает давить на жидкий сплав, который через обогреваемый мундштук и литниковую втулку под давлением поступает по литниковым каналам в оформляющую полость формы и кристаллизуется. Через определённое время, необходимое для образования отливки, срабатывает автоматическое устройство на раскрытие формы, и отливка удаляется выталкивателями. У полученных отливок обрубают (обрезают) заливы (облой), элементы литниковых систем, затем их очищают вручную или на машинах; если необходимо, производят термообработку.

Для этого метода литья характерны высокая скорость прессования и большое удельное давление [30--150 Мн/м2 (300--1500 кгс/см2)] на жидкий сплав в форме. Качество отливок зависит от ряда технологических и конструктивных факторов, например выбора сплава, конструкции отливки, литниковой и вентиляционной систем, формы, стабильности температуры сплава и формы, вакуумирования формы для предупреждения образования пористости и т. д. Метод обеспечивает высокую производительность, точность размеров (3--7-й классы точности), чёткость рельефа и качество поверхности (для отливок массой до 45 кг из алюминиевых сплавов -- 5--8-й классы чистоты). Производительность машин от 1 до 50 заливок в мин. Применяют многогнёздные формы, в которых за 1 заливку изготовляют более 20 деталей.

Преимущества и недостатки литья под давлением.

Кроме своего основного преимущества, заключающегося в возможности получения сложнейших отливок с рельефными контурами с толщиной стенок от 0,8 мм и выше, литье под давлением имеет еще ряд ценных преимуществ по сравнению с другими способами литья.Рассмотрим главные из них.

Качество поверхности отливок. Чистота поверхности отливки зависит от рабочей поверхности полированной формы и практически соответствует 5--6-му классу чистоты (5--6) по ГОСТ 2789--51.

Получение чистоты поверхности одинакового класса механической обработкой и литьем под давлением нельзя расценивать только с точки зрения уменьшения стоимости и трудоемкости обработки. При станочной обработке снятие высокопрочной литейной корочки значительно понижает эксплуатационную стойкость и износоустойчивость деталей.

Строение металла. Недостатком литья в песчаные формы является медленное затвердевание отливки. Это обусловливает крупнозернистое строение металла со всеми свойственными ему недостатками (из которых главный - снижение прочности). При литье в обычные металлические формы металл, соприкасаясь с формой, затвердевает быстрее, отчего его механические свойства улучшаются. При литье под давлением, в котором большая скорость впуска металла сочетается с высоким давлением, а также со значительной массой формы (по отношению к массе заливаемого металла), металл охлаждается чрезвычайно быстро. В результате этого в отливке образуется весьма большое число центров кристаллизации и она приобретает чрезвычайно мелкозернистую макроструктуру, что значительно повышает прочность металла (на 25--40% по сравнению с литьем в песчаные формы). Так, например, сплав AЛ2, имеющий при литье в песчаные формы предел прочности около 16 кг/мм2, приобретает при литье под давлением прочность не менее 22 кг/ммг. Особой мелкозернистостью и высокой износоустойчивостью отличается литейная корочка, получаемая при соприкосновении металла с металлической формой.

По мере увеличения толщины стенок отливки в ее сердцевине может образоваться менее плотная структура, превосходящая, однако, по степени измельчения зерна структуру, полученную литьем в песчаную или в обычную металлическую форму. Идентичность размеров. Кроме высокой точности, доходящей в литье под давлением до 5-го класса, а по отдельным размерам до 4-го и 3-го классов, обеспечивается идентичность размеров отливок. Из сравнения размеров мелких зубчатых колес, полученных литьем под давлением, с размерами зубчатых колес, у которых зуб был изготовлен фрезерованием, ясно, что у литых зубчатых колес, где не сказывается износ режущего инструмента, размеры зуба закономерно повторяются на всех отливках.

Благодаря постоянству размеров в значительном ряде случаев при отливке деталей корпусного и коробчатого типа в процессе литья наносятся базы (керны или мелкие отверстия).Коррозионная стойкость и гидравлическая герметичность. При наличии прочной непроницаемой поверхностной корочки, имеющей повышенную плотность и твердость, повышается коррозионная стойкость деталей, полученных литьем под давлением, и обеспечивается их гидравлическая герметичность. Высокая производительность. По производительности процесс литья под давлением далеко превосходит не только все существующие способы литья, но и все способы изготовления подобных деталей путем обработки металла, включая даже холодную штамповку сложных деталей, изготовляемых в две и больше операций. Это достигается не только благодаря высокой производительности машин, но также в результате устранения дальнейшей механической обработки отливок и возможности применять многоместные формы.

Возможность изготовления особо сложных деталей. Современная техника литья под давлением позволяет изготовлять детали весьма сложной конфигурации, которые очень трудно, а иногда невозможно получить обычными способами механической обработки. Только благодаря освоению литья под давлением стало возможным получать в серийном порядке с помощью одной операции таких изделий, как сложные тонкостенные детали корпусного и коробчатого типа с большим количеством приливов, детали счетчиков и карбюраторов (например, диффузоры) и т. п.

Недостатки процесса. К основным недостаткам литья под давлением, ограничивающим в отдельных случаях область его применения, относятся:

1. Возможность образования в отливках мелких воздушных включений, что вызывается трудностью удаления воздуха из полости формы в весьма короткое время заполнения (0,2--0,1 сек.). Количество этих включений зависит от толщины стенок отливки; в тонкостенных отливках они незначительны или практически отсутствуют. По мере увеличения толщины стенок отливок количество воздушных включений возрастает и расценивается как незначительное уменьшение сечения (примерно на 1--3%).

2. При сравнительно небольшой скорости движения прессующего пуансона и постоянной (установленной для каждой отливки) объемной скорости заполнения большая линейная скорость впуска металла в форму, необходимая для хорошего заполнения, достигается уменьшением сечения впускного литника. Такой литник затвердевает раньше, чем отливка, и отсекает ее от источников питания и давления. Таким образом, избыточный металл, находящийся в камере сжатия не может быть использован для компенсации усадки, а большое давление не может быть передано на отливку во время ее затвердевания для уплотнения металла.

Этим предопределяется область применения литья под давлением для тонкостенных и равностенных деталей, отвердевающих очень быстро и одновременно на всех участках.

3. При большой скорости впуска металла образуются завихрения, способствующие захвату воздуха, а струя жидкого металла, поступающая в форму с большой скоростью, вызывает быстрый износ формы (эрозионное действие).

4. Одновременно с увеличением прочности металла немного уменьшаются его пластические свойства (например, относительное удлинение), что не дает возможности применить процесс для деталей, работающих при значительных динамических нагрузках и вибрациях. Указанные недостатки, происходящие в большинстве случаев в результате неправильного конструирования деталей или применения неправильной технологии, в практических условиях не служат причиной отказа от литья под давлением». При применяемых в настоящее время режимах литья и литниковых системах эти недостатки сведены до минимума и практически не влияют на эксплуатационные свойства большинства тонкостенных деталей.

Список используемых источников

1. http://cae.ustu.ru/cont/edu/foundry2.htm.

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Литье_под_давлением.

3. http://www.focad.ru/index.php?id=8.

4. http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00043/04700.htm.

5. http://www.plastinfo.ru/information/articles/107/.

Размещено на Allbest.ru