Б. Визначення характеру утворення усадочної раковини

Дослідження ливарних властивостей сплавів

Мета роботи: ознайомитись з ливарними властивостями сплавів, методами визначення рідинотекучості, прослідкувати на практиці процес утворення усадної раковини в залежності від характеру тепловідводу від зливка.

А. Короткі теоретичні відомості

Якість отримання виливків залежить багато в чому від ливарних властивостей сплаву та характеру охолодження сплаву в ливарній формі.

До ливарних властивостей належать: рідинотекучість, усадка (об'ємна та лінійна, схильність до ліквації та ін.). Не остання роль в ливарному процесі відіграє і температура плавлення сплаву, його схильність до газопоглинання.

В цій роботі в основному вивчаються способи визначення рідинотекучості та процес усадки сплаву.

Рідинотекучість – це здатність металу або сплаву заповнювати порожнину ливарної форми, проходячи найвужчі її частини. Саме завдяки рідинотекучості досягається найповніше відтворення конфігурації виливка. Залежить рідинотекучість від хімічного складу сплаву, температури його заливання, теплофізичних та інших властивостей сплаву, від умов заливання. Підвищення температури розплавленого сплаву і ливарної форми сприяють підвищенню рідинотекучості сплаву. За інших умов рідинотекучість сплаву визначається його хімічним складом. Наприклад, збільшення вмісту вуглецю, кремнію та фосфору сприяють значному підвищенню рідинотекучості чавунів.

Визначення рідинотекучості здійснюється шляхом заливання металу в спеціальну форму, яка має довгі канали постійного перерізу. Мірою рідинотекучості в такому разі є довжина частини каналу, заповненої металом за даних умов. Серед сплавів одного і того ж класу (наприклад, чавунів, бронз та ін.) більшу рідинотекучість матиме той, який при заливанні заповнить більшу частину каналу випробувальної форми. Для визначення рідинотекучості використовуються спіральні та U-подібні проби. Спіральну пробу виготовляють з піщано-глинистої формувальної суміші. Її використовують для визначення рідинотекучості чавуну, бронзи та інших сплавів.

U-подібну пробу заливають в металеву форму з вертикальним роз'ємом і використовують переважно для визначення рідинотекучості сталей. Схеми спіральної та U-подібної проб наведені на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Спіральна (а) та U-подібна (б) проби для визначення рідинотекучості сплавів.

Усадка – властивість сплавів зменшувати свої геометричні параметри (об'єм, довжину і т. ін.) у процесі кристалізації виливку. Розглядають зазвичай об'ємну та лінійну усадки.

Об'ємна усадка визначається за формулою:

, %,

де  – об'ємна усадка, %;  – об'єм ливарної форми, м³;  – об'єм виливка після охолодження до кімнатної температури.

Аналогічно визначається і лінійна усадка:

, %,

де  – довжина форми, а  – довжина виливка при кімнатній температурі.

Для відома: Найменшу лінійну усадку мають чавуни – від 0,8 до 1,2 %, далі ідуть сплави алюмінію – 1,3-1,9 %, потім бронзи та латуні – 1,4-2,3 % і сталі – 1,8-2,5 %.

Б. Визначення характеру утворення усадочної раковини

від стану ливарної форми

Обладнання, матеріали: тигельна піч; дві циліндричні алюмінієві форми (Æ35–40 мм, h=100 мм); ємкості з холодною і гарячою водою (» + 60^оС); парафін » 0,3 кг; ємкість для плавлення парафіну.

Парафін використовується як моделюючий матеріал.

Ємкості з холодною і гарячою водою імітують охолодження сплаву в формі з швидким тепловідводом (металічній) і з повільним охолодженням (в сухій піщано-глинистій формі, або в підігрітій металевій).

Порядок виконання роботи

Ємкість (0,5 л) заповнюємо стружкою парафіну. Ємкість з парафіном розміщуємо в розігріту тигельну піч (» до 200^оС) і чекаємо, поки парафін повністю розтопиться. Після розтоплення розливаємо парафін в підготовлені судини (форми) і розміщуємо їх в ємкості з гарячою і холодною водою, витримуємо до повного затвердіння парафіну. Після цього визначаємо форму утвореної усадочної раковини і замальовуємо її.

Рис. 4.2. Форми усадочної раковини при різному характері охолодження виливка.

На підставі порівняння форм усадочної раковини робиться висновок щодо раціональних режимів охолодження виливків.

Зміст звіту

Дати визначення рідкотекучості, усадки та її різновидів. Коротко описати математичне визначення об'ємної та лінійної усадок.

Опис супроводити ескізами приладів.

Результати спостережень навести у вигляді ескізного рисунку.

Зробити висновки про вплив режиму охолодження на величину і форму усадочної раковини.

Контрольні запитання

1. Які Ви знаєте ливарні властивості металів і сплавів?

2. Що таке рідкотекучість?

3. Які фактори впливають на рідкотекучість?

4. Якими способами визначають рідкотекучість?

5. Що таке усадка ливарних сплавів, які їх різновиди?

6. Як визначається усадка ливарних сплавів?