Особенности изготовления отливок
Из различных сплавов
Наибольшее количество отливок массой от нескольких граммов до нескольких сотен тонн изготовляют из чугуна. Он имеет высокие литейные и антифрикционные свойства, достаточно высокую прочность и невысокую стоимость. В машиностроении широко распространены чугуны всех модификаций (серый, высокопрочный и ковкий).
Серый чугун характеризуется высокой жидкотекучестью и малой усадкой (0,9…1,2%). Благодаря этому отливки из серого чугуна получаются качественными, без усадочных раковин, пористости и трещин. Минимальная толщинка отливок может доходить до 3…5 мм. Отливки из серого чугуна изготовляют в песчаных формах и специальными методами.
Высокопрочный чугун имеет такую же жидкотекучесть, как и серый чугун, но усадка его более значительна (1,25…1,7%). Отливки могут иметь усадочные дефекты. Отливки из этого чугуна получают теми же способами, что и из серого.
Детали из ковкого чугуна получают путём отжига отливок из белого чугуна. Белый чугун обладает пониженной жидкотекучестью. Поэтому для него необходима повышенная температура заливки. Усадка белого чугуна значительно больше, чем серого, что вызывает образование усадочных раковин, пористости и трещин.
Фасонные стальные отливки из углеродистой стали и из различных легированных сталей разнообразной конфигурации массой от 10 г до 120 т широко применяют в машиностроении. Из стали изготовляется около 20% всех отливок.
Стальные отливки обладают более высокими прочностью и вязкостью, чем отливки из чугуна. Однако по литейным свойствам сталь уступает чугуну: она имеет большую усадку (до 2,5%), низкую жидкотекучесть. Это приводит к образованию усадочных раковин и пористости в отливках
Для изготовления фасонных отливок используют обе главные разновидности медных сплавов – латуни и бронзы. Наилучшими литейными свойствами среди медных сплавов обладают оловянные бронзы (хорошая жидкотекучесть, усадка 1,4…1,6%), но они затвердевают в широком интервале кристаллизации (150…200º С) Это приводит к образованию пористости в отливках. Безоловянные бронзы имеют хорошую жидкотекучесть, но большую усадку (1,6…2,4%), что приводит к образованию усадочных раковин.
Латуни имеют удовлетворительную жидкотекучесть и сравнительно высокую усадку (1,6…2,2%).
Все медные сплавы склонны к образованию трещин. Около 80% отливок медных сплавов получают литьём в песчаные и оболочковые формы.
Наилучшими литейными свойствами из алюминиевых сплавов обладают силумины марок АЛ2, АЛ4, АЛ9. Они характеризуются хорошей жидкотекучестью, низкой усадкой (0,8…1,1%), узким интервалом кристаллизации; не склонны к образованию трещин.
Основы обработки металлов давлением
Обработка давлением основана на способности металлов необратимо изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Она обеспечивает получение заготовок для производства деталей, а в некоторых случаях и самих деталей требуемых форм и размеров с необходимыми механическими и физическими свойствами.
Обработка давлением – прогрессивный, экономичный и высокопроизводительный способ металлообработки.
Обработке давлением подвергают ~90% всей выплавляемой стали, ~55% цветных металлов и сплавов.
Существуют следующие виды обработки металлов давлением: прокатка, волочение, прессование, ковка и штамповка.
Прокатка, волочение и прессование применяются для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутки, проволока, ленты, листы). Ковка и штамповка применяются для получения заготовок, имеющих приближённо форму и размер готовых деталей.
Пластическая деформация, её влияние на структуру
Металла
С возникновением остаточных деформаций от удара или давления металл меняет свою форму в желаемом направлении без разрушения. Одновременно происходит изменение структуры металла и его механических и физических свойств. Такое необратимое изменение формы называют пластической деформацией. Для создания пластической деформации металл необходимо подвергнуть напряжениям, которые больше предела упругости, но меньше предела прочности.
Обработка давлением применима только к сплавам, обладающим достаточной пластичностью, и неприменима к хрупким сплавам, например, к чугуну. Давлением обрабатывают сталь, медные, алюминиевые, магнитные и другие сплавы. Этот вид обработки является высокопроизводительным.
Обработку давлением можно производить как в холодном, так и в горячем состоянии. В процессе пластической деформации металла в холодном состоянии вследствие изменения микроструктуры твёрдость и хрупкость металла непрерывно увеличиваются, а пластичность и вязкость уменьшается. Эти изменения свойств называют упрочнением (наклепом). Они могут быть устранены, например, с помощью термообработки (отжига).