Классификация (маркировки) чугуна

Чугун – конструкционный материал и в зависимости от технологии получения из него изделий он может обладать различными свойствами.

По свойствам:

1) Белые – обладают высокой твердостью и износостойкостью (HRC ≥ 60). В виду высокой твердости изделия из белого чугуна получают в окончательный геометрический размер. Способ получения: полученный расплав заливают в литейную форму, а далее проводят быстрое охлаждение до комнатной температуры. Такая технология позволяет переводить весь углерод в твердый раствор. Маркировке белые чугуны не подвергаются, но в документации указывается химический состав, структура и твердость.

2) Графитовые чугуны – конструкционный материал, обладающий низкой твердостью, и поэтому могут подвергаться любым процессам механической обработки. Графитовые чугуны бывают трех групп: ковкие, серые, высокопрочные.

Маркировка: серый чугун СЧ 15; ковкий чугун КЧ 30; высокопрочный чугун ВЧ 50 – 15, 30, 50 – предел прочности при растяжении.

Технология литейного производства

Литейное производство – от­расль машиностроения, задачей которой является изготовление фасонных заготовок или деталей путем заливки расплавленного металла в специальную форму, полость которой имеет конфигурацию заготов­ки (детали). При охлаждении залитый металл затвердевает и в твердом состо­янии сохраняет конфигурацию той по­лости, в которую он был залит. Конеч­ную продукцию называют отливкой. В процессе кристаллизации расплавлен­ного металла и последующего охлажде­ния формируются механические и эк­сплуатационные свойства отливок.

Также к задачам относятся: автоматизация и механизация технологических процессов производства отливок; получение отливок с минимальными припусками на механическую обработку. Это позволяет повысить коэффициент использования металла и снизить трудоемкость на операциях механической обработки.

Для изготовления отливок применя­ют множество способов литья:

- в пес­чано-глинистые формы,

- в металлические формы,

- в оболочковые формы,

- по выплавляемым моделям,

- под давлением,

- центробежное литье.

Область применения того или иного способа литья определяется объ­емом производства, требованиями к геометрической точности и шерохо­ватости поверхности отливок, экономической целесообразностью и другими факторами.

Свойства литейных сплавов

Для производства отливок исполь­зуют специальные литейные сплавы, которые должны обладать высокими литейными, механическими и эксплу­атационными свойствами;

К литейным свойствам относят тех­нологические свойства металлов и спла­вов, которые проявляются при запол­нении формы, кристаллизации и охла­ждении отливок в форме. Наиболее важные литейные свойства - это жидкотекучесть, усадка (объемная и линей­ная), склонность сплавов к ликвации, образованию трещин, поглощению га­зов, пористости и др.

Жидкотекучесть - это способ­ность металлов и сплавов течь в рас­плавленном состоянии по каналам ли­тейной формы, заполнять ее полости и четко воспроизводить контуры от­ливки.

Жидкотекучесть за­висит от температурного интервала кри­сталлизации, вязкости и поверхностного натяжения расплава, температуры залив­ки и формы, свойств формы и т. д.

Чистые металлы и сплавы, затвер­девающие при постоянной температуре (эвтектические сплавы), обладают луч­шей жидкотекучестью, чем сплавы, об­разующие твердые растворы и затвер­девающие в интервале температур. Чем выше вязкость, тем меньше жидкоте­кучесть; с повышением тем­пературы заливки расплавленного ме­талла и температуры формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение те­плопроводности материала формы сни­жает жидкотекучесть. Так, песчаная форма отводит теплоту медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую форму.

Жидкотекучесть литейных сплавов определяют путем заливки специальных технологических проб (рис. 13). Рас­плавленный металл заливают в чашу, отверстие в которой закрыто графи­товой пробкой. После подъема пробки металл плавно заполняет спираль. За меру жидкотекучести принимают длину заполненной части спирали, измеряе­мую в миллиметрах. Наибольшей жид­котекучестью обладает серый чугун, наименьшей - магниевые сплавы.

Рис. 13 Спиральная проба (а) и литейная форма (б) для определения жидкотекучести сплавов:1, 2 - нижняя и верхняя полуформы, 3 - заливочная чаша, 4 - графитовая пробка

Усадка - свойство литейных спла­вов уменьшать объем при затвердева­нии и охлаждении. Усадочные процессы в отливках протекают с момента залив­ки расплавленного металла в форму вплоть до полного охлаждения отлив­ки. Различают линейную и объемную усадку, выражаемую в относительных единицах.

Линейная усадка — уменьшение ли­нейных размеров отливки при ее охла­ждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленно­го металла, до температуры окружа­ющей среды.

Объемная усадка—уменьшение объ­ема сплава при его охлаждении в ли­тейной форме при формировании от­ливки.

Усадка в отливках проявляется в ви­де усадочных раковин, пористости, тре­щин и короблении.

Усадочные раковины — сравнительно крупные полости, расположенные в ме­стах отливки, затвердевающих последними.

Усадочная пористость – скопление пустот, образовавшихся в отливке в об­ширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердевали последними без доступа к ним рас­плавленного металла.

Ликвация – неоднородность хими­ческого состава сплава в различных частях отливки. Она возникает в про­цессе затвердевания отливки из-за раз­личной растворимости отдельных ком­понентов сплава в его твердой и жид­кой фазах. Чем больше это различие, тем неоднороднее распределяется при­месь по сечению отливки и тем больше ликвация примеси.