Усадка алюминия при литье

Усадка алюминия при литье

Усадка алюминия при литье

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КАФЕДРА ПРЭС

Реферат по дисциплине

«Технология деталей радиоэлектронных средств»

Тема: Формообразование деталей методами литья

Студент: Юдин Андрей Михайлович

Группа: РК-1-02

Руководитель: Покровская М. В.

Москва 2004

1. Общие сведения о процессе литья 3

2. Классификацияспособовлитья4

3. Физическаясущностьпроцессалитья5

4.Виды литья:

4.1. В песчаные формы 7

4.2. В кокиль 10

4.3. В оболочковые формы 12

4.4. Шликерное в гипсовой форме 14

4.5. Центробежное литьё 16

4.6. Намораживанием 18

4.7. Под низким давлением 19

4.8. Под давлением 22

4.9. По выплавляемым моделям 23

4.10. Экструзия 25

5. Список литературы 27

Общие сведения о процессе литья

Под литьем в приборостроении понимают процесс, заключающийся в получении изделия путем помещения материала, находящегося в жидком агрегатном состоянии, в полость формы, затвердевание материала в полости формы и его последующего извлечения. Основным материальным элементом технологической системы литейного производства является форма.

Различают разовые (разрушаются при извлечении отливки), полупостоянные (возможно получить до нескольких сотен отливок) и постоянные (получают несколько сотен тысяч отливок) формы.

Классификация способов литья

Сочетание факторов «давление», «температура», «материал» образуют технологические операторы – способы литья, которые образуют области на факторной плоскости давление – температура (рис. 1).

Литьем получают разнообразные конструкции отливок массой от нескольких грамм до 300т, длиной от нескольких сантиметров до 20м, со стенками толщиной 0,5-500 мм(блоки цилиндров, поршни, коленчатые валы, корпуса и крышки редукторов, зубчатые колеса, станины станков, станины прокатных станов, турбинные лопатки и т.д.). Отливки получают из черных сплавов (чугуны, стали) и цветных сплавов(алюминиевых, магниевых, медных, цинковых, титановых и др.).

Для получения расплава применяют шихтовые материалы:

  • небольшие слитки металлургического производства (чушки)
  • отходы собственного производства
  • лом
  • флюсы

Различные сплавы имеют разные литейные свойства, которые характеризуются следующими параметрами:

Физическая сущность процесса литья

Определяется тремя важнейшими понятиями: «жидкотекучесть», «кристаллизация», «усадка».

Жидкотекучесть – способность материала заполнять форму в жидком состоянии. Жидкотекучесть зависит от вязкости и удельной теплоты плавления материала, а также от теплопроводимости и начальной температуры пресс-формы.

Испытание материала на жидкотекучесть проводят по спиральной пробе (рис. 2).

Кристаллизация – образование и рост кристаллов в затвердевающем металле. Процесс происходит в направлении, перпендикулярном поверхности теплоотдачи. Вследствие этого образовавшиеся зерна – монокристаллы в наружных областях мельче (рис. 3).

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

Линейная усадка — уменьшение линейных размеров отливки при её охлаждении от температуры, при которой образуется прочная корка, способная противостоять давлению расплавленного металла, до температуры окружающей среды. Линейную усадку определяют соотношением, %:

где lф и lотл — размеры полости формы и отливки при комнатной температуре (рис. 4).

На линейную усадку влияют химический состав сплава, температура его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, конструкция отливки и литейной формы.

Так, усадка серого чугуна уменьшается с увеличением содержания углерода и кремния. Усадку алюминиевых сплавов уменьшаем повышение содержания кремния. Усадку отливок уменьшает снижение температуры заливки.

Увеличение скорости отвода теплоты от залитого в форму сплава приводит к возрастанию усадки отливки.

При охлаждении отливки происходит механическое и термическое торможение усадки. Механическое торможение возникает вследствие трения между отливкой и формой. Термическое торможение обусловлено различными скоростями охлаждения отдельных частей отливки. Сложные по конфигурации отливки подвергаются совместному воздействию механического и термического торможения.

Линейная усадка для серого чугуна составляет 0,9-1,3%, для высокопрочного чугуна до 1.7%, для ковкого чугуна …%, для углеродистых сталей 2-2,4%, для алюминиевых сплавов 0,9-1,5%, для медных 1,4-2,3%.

Объёмная усадка — уменьшение объёма сплава при его охлаждении в литейной форме при формировании отливки. Объёмную усадку определяют соотношением, %:

где Vф и Vотл – объем полости формы и отливки при температуре 20°C. Объемная усадка приблизительно равна утроенной линейной усадке.

Усадка в отливках проявляется в виде:

· усадочных раковин — сравнительно крупных полостей, расположенных в местах отливки, которые затвердевают последними;

· усадочной пористости — скопление пустот, образовавшихся в отливке в обширной зоне в результате усадки в тех местах отливки, которые затвердели последними без доступа к ним расплавленного металла;

· трещин;

· короблений — изменение формы и размеров отливки под влиянием напряжений, возникающих при охлаждении.

Существует несколько способов изготовления отливок. Перечислим основные из них: литье в песчаные формы(ПФ), литье в кокиль(К), литье по выплавляемым моделям(ВМ), литье под давлением(Д).

Литье в песчаные формы

Сущность процесса заключается в изготовлении отливок свободной заливкой расплавленного металла в песчаную форму. После затвердевания и охлаждения отливки осуществляется ее выбивка с одновременным разрушением формы.

Способ ЛПФ наиболее распространенный. Им изготовляют 80% отливок, т.к. этот способ простой и дешевый.

Однако литье в песчаные формы имеет крупный недостаток, отливки не имеют точных механических размеров, нужно давать припуск на механическую обработку и усадку.

Материалы и оснастка.

— Песчаная форма(ПФ) – разовая литейная форма, изготовленная из уплотненной формовочной смеси. ПФ состоит из двух полуформ. Для образования отверстий применяются песчаные стержни.

— Типовые составы формовочных и стержневых смесей.

— Формовочная смесь – кварцевый песок, 3 – 5% огнеупорная глина, каменноугольная пыль (для повышенной податливости формы), древесные опилки для образования пористости.

— Стержневая смесь – более прочная на порядок формовочной смеси, т.к. в нее добавляют упрочнители (олифа).

— Модельный комплект: модель детали, модели элементов литниковой системы, модельные плиты, стержневые ящики.

— Опоки.

Основные технологические операции.

— Изготовление полуформ по модельным плитам(наиболее распространенными способами уплотнения смеси при машинной формовке являются прессование, встряхивание и их сочетание).

— Изготовление стержней.

— Сборка формы с простановкой стержней и подготовка ее к заливке.

— Заливка форм расплавленным металлом.

Брак литья алюминия

Усадка алюминия при литье

Источниками брака при литье алюминия являются два явления, которые могут действовать как каждый отдельно, так и совместно:

  1. Постоянное, прогрессирующее окисление алюминиевого расплава и насыщение его водородом.
  2. Уменьшение удельного объема алюминия при его переходе из жидкого в твердое состояние.

Три типа дефектов затвердевания в отливках

Рисунок 1 – Три типа дефектов затвердевания в алюминиевых отливках:
газовая пористость, усадочная пористость, горячие разрывы и трещины [1]

Окисление и насыщение водородом

В результате непрерывного окисления алюминиевого расплава и насыщения его водородом в алюминиевой отливке возникают следующие дефекты, которые являются причинами брака готовых отливок:

  • поры;
  • насыщение воздухом;
  • включения;
  • нарушение герметичности;
  • поверхностные дефекты;
  • низкая прочность;
  • низкая пластичность.

Рисунок 2 – Источники водорода в алюминиевых отливках [1]

Рисунок 3 – Выделение водорода в алюминиевых отливках [1]

Рисунок 4 – Водородная пористость [1]

Меры по предотвращению дефектов

Для предотвращения или ослабления влияния окисления и насыщения водородом принимают следующие меры:

  • обработку металла в печи и его дегазацию;
  • жесткий контроль температур плавления и литья;
  • фильтрование расплава.

При переходе алюминия из жидкого в твердое состояние растворенный в нем водород выделяется и во взаимодействии с оксидами создает проблемы с пористостью в готовых отливках.

Главной задачей при обеспечении высокого качества алюминиевого расплава является поддержание скорости окисления расплава в определенных рамках. Для этого предпринимаются следующие действия:

  • высокое качество исходных чушек;
  • современное литейное оборудование и технологии литья;
  • контроль загрузки шихты (сухая шихта, быстрое расплавление);
  • контроль температуры при плавлении и литье;
  • очистка расплава и контроль качества расплава;
  • меры безопасности при обработке и транспортировке расплава и его разливке.

Усадка

Из-за уменьшения удельного объема алюминия при его затвердевании могут возникать следующие дефекты, ведущие к браку литейной продукции:

  • раковины;
  • усадка;
  • насыщение воздухом;
  • нарушение герметичности;
  • низкая прочность и пластичность.

Для предотвращения или ослабления влияния уменьшения удельного объема алюминия при его затвердевании принимают следующие меры:

  • оптимальное размещение литниковой системы;
  • температурный контроль процесса затвердевания;
  • измельчение зерна;
  • применение модификаторов сплава.

Уменьшение удельного объема при переходе алюминиевого сплава из жидкого в твердое состояние может приводить к уменьшению объема— в зависимости от литейного сплава — до 7 %. При неблагоприятных условиях часть этой разницы в объеме может быть причиной брака литых алюминиевых изделий — усадочных полостей, пор или разрывов.

Рисунок 5.1 – Образование макропористости в алюминиевых отливках [1]

Рисунок 5.2 – Пример образования макропористости [1]

Для того, чтобы получить хорошую отливку необходимо обеспечивать возможность поступления дополнительного жидкого металла к усаживаемой микроструктуре в течение всего процесса затвердевания отливки.

При литье под давлением это обеспечивают путем повышенного давления расплава, а при гравитационном литье — за счет высоты прибыльных надставок.

Влияние типа затвердевания

Важен также тип затвердевания. В алюминиево-кремниевых сплавах — эвтектических силуминах с содержанием кремния около 13 % при затвердевании сразу образуется твердая оболочка.

По другому происходит затвердевание в доэвтектических силуминах, а также в алюминиево-магниевых сплавах и сплавах с легированием медью: сначала образуется дендритная структура, а затем затвердевают остальные компоненты с более низкой температурой затвердевания.

Влияние системы литья

В гравитационном литье, к которому относится, например, литье в кокиль, подачу расплава в литниковую систему производят в самом критическом или «толстом» участке отливки. Не контролируемое или турбулентное наполнение полостей литейной формы имеет отрицательное влияние на качество отливки.

Рисунок 6 – Захват воздуха при неправильной литниковой системе [1]

Литниковая система, которая позволяет контролировать движение фронта затвердевания от дна формы до входа в литниковую системы является очень полезной для качества отливки. В хорошей системе литья заполнение формы начинается с ее нижней части и всегда так, чтобы слои нового горячего металла «ложились» на нижние, уже затвердевшие слои.

Система литья такого типа может частично компенсировать негативное влияние, которое оказывает объемное сокращение алюминия при его затвердевании и в то же время направлять расплавленный металл в форму таким образом, чтобы избежать нового его окисления из-за турбулентности течения.

Нужен совет, плавка алюминия, литьё

Проффэсор написал :
Имею Энное количество алюминия ( корпуса от HDD) Хочу переплавить, сделать заготовки. Нужен совет.

Если полазить по сайту ” > , то много интересного можно обнаружить.
Дядечка буквально из ничего, из придорожного хлама делает и печи, и горны, и станки.

Давно дело было, понадобился кусочек алюминия размером со спичечный коробок, а нигде найти не могли. Дык просто взяли провода, какие-то кусочки алюминиевых (или сплавов) деталей и в обычную консервную банку.

Как раз баню топить начали, ну и банку в печь поставили. Формой послужил глинозём, набрали его в коробочку, спичечным коробком сформировали углубление. Расплавилось довольно быстро, банку зацепил плоскогубцами и потихоньку залил.

Остыло, лишнее отпилили, небольшую воронку сточили и получили требуемую заготовку.

Небольшая заметка про метод SMAILа, с картинками
” >

Босые ноги,- обязательное условие!

плавлю вторичный алюминий(поршни, картера, вобщем моторку) и отливаю в песок(кварц. песок, стекло , углекислота). в отливке получаются поры.Пробовал флюс покровно рафинирующий, таблетки дегазирующие, вводил таблетки модификаторы, даже рафенировал аргоном ни чего не помагло.Также делал двойную переплавку, тоже не помогло.подскажите что делать?

Литье под давлением с предварительной вакуумизацией (дегазацией) расплава.

PS пишут ” > что фильтрация помогла убрать раковины от шлака. Вообще: ” >

Илья вас написал :
отливаю в песок(кварц. песок, стекло , углекислота). в отливке получаются поры.

В железный чистый кокиль лили тоже с порами?

В детстве плавили в костре в консервной банке электрический провод .Отливали в гипсовые формы кукиши -дули . Типа брелки на ключи .Где то до сих пор валяется один .

Илья вас написал :
плавлю вторичный алюминий(поршни, картера, вобщем моторку) и отливаю в песок(кварц. песок, стекло , углекислота). в отливке получаются поры.Пробовал флюс покровно рафинирующий, таблетки дегазирующие, вводил таблетки модификаторы, даже рафенировал аргоном ни чего не помагло.Также делал двойную переплавку, тоже не помогло.подскажите что делать?

Какой обьем планируете переплавлять? Если много, тогда о печке позаботьтесь.

Если разово и немного (пару-тройку килограммов) то возьмите толстостенный чугунный котелок (продаются на базарах, где мангалы, жаровни и прочее для дачных дел) они как правило, продаются с крышкой, набросайте туда обломки, и поставьте в тот-же шашлычный мангал на угли, с боков тоже обвалите углями.

Поддувайте в угли воздух, чтоб угли светились красным светом – это примерно 800 градусов по цельсию. Примерно через сорок минут снимите крышку – все расплавится.
ИМЕЙТЕ В ВИДУ – АЛЮМИНИЙ НЕ МЕНЯЕТ ЦВЕТ ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ – куча народу “потрогала” пальцем чистенькое белое железо – и визжала от ожога до кости.

Перед разливкой окисную пленку с поверхности просто снимите стальной кочергой, аккуратно, не замешивая ее в расплав.

Выливайте в форму с запасом – литейная усадка у него приличная, причем разная для разных сплавов.

К сожалению, при литье в землю от пористости вы не избавитесь никак. В самом лучшем случае не будет крупных раковин, но в обьеме все равно останутся мелкие поры – до 1 мм.

В железный чистый кокиль лили тоже с порами? == Да, там всегда поры имеются. Но в кокиль гарантированно получается ровная плотная поверхность, что связано с высокой скоростью охлаждения. растворенные газы просто не успевают выделиться при затвердевании, остаются растворенными.

На машинах непрерывного литься расплав алюминия просто льется в кристаллизатор, поливается там водой, и выходит столб алюминия – нету ни пор, ни усадки.

Но эти столбы далее идут на экструзию профиля – там под давлением в наряженном состоянии растворенные газы не имеют никакого значения.

Корпуса винчестеров льются под давлением, потому они такие плотные. В вашем случае вам машину для литья под давлением не достать. А если достанете – то изготовление разьемной формы будет стоить очень много денег – самому не осилить.

Не зная диаметра нужного слитка, трудно советовать. но попробуйте лить в стальную форму. Типа высверленной в чугунине глухой дырки. За счет высокой скорости охлаждения поверхность точно будет идеальной.

Литейные алюминиевые сплавы

В последнее время достаточно большое распространение получили алюминиевые сплавы. Это связано с тем, что они обладают исключительными эксплуатационными качествами.

Существует просто огромное количество различных видов алюминия, классификация зависит от химического состава и многих других показателей. Довольно большое распространение получили литейные алюминиевые сплавы.

Они могут применяться для изготовления самых различных деталей, в большинстве случаев, корпусов. Рассмотрим особенности литейных алюминиевых сплавов подробнее.

Общая характеристика и свойства

Существует довольно большое количество разновидностей литейных алюминиевых сплавов, каждый из которых обладает своими особенностями. Алюминиевый литейный сплав характеризуется следующими эксплуатационными качествами:

  1. Высокие литейные качества. Подобный металл довольно часто применяется для литья по форме. Высокие литейные качества позволяют создавать детали сложной формы.
  2. Плотность. Химический состав алюминиевых литейных сплавов определяет то, что их плотность относительно невелика. За счет этого вес получаемой конструкции относительно небольшой.
  3. Коррозионная стойкость также высокая. Она может снижаться за счет добавления различных легирующих элементов.
  4. Рассматривая свойства сплавов следует отметить и повышенную прочность, а также твердость. Эти качества достигаются путем добавления самых различных веществ.
  5. Высокая степень обрабатываемости. Путем литья достаточно часто получают заготовки, которые в дальнейшем доводят до готового состояния путем механической обработки на фрезерном или другом оборудовании.

Подобные материалы обладают хорошими литейными свойствами, что позволяет получать детали со сложными поверхностями. Сплавы с высоким содержанием магния или других легирующих элементов могут подвергаться дополнительной термообработке.

В большинстве случаев к данному материалу предъявляют следующие требования:

  1. Хорошие литейные свойства. Именно они считаются наиболее важными при рассмотрении алюминиевых сплавов данной группы. Чем менее выражены литейные качества, тем хуже раствор заполняет созданную форму. Литейные свойства могут определяться самыми различными методами.
  2. Небольшая усадка. Процесс усадки практически неизбежен при литье по форме. Однако некоторые составы более склонны к образованию раковин и других дефектов при литье, другие меньше. Чем меньше усадка, тем более качественным получается изделие.
  3. Высокая жидкотекучесть. Если созданная форма для литья имеет большое количество сложных поверхностей, то для их заполнения состав должен обладать повышенным показателем жидкотекучести.
  4. Малая склонность к образованию горячих трещин. При выполнении литейных операций возникает вероятность появления трещин, которые снижают прочность структуры и эксплуатационные качества материала.
  5. Низкая склонность к пористости. Пористая структура обладает менее привлекательными эксплуатационными качествами, так как она имеет меньшею прочность, впитывает влагу и может быть подвержена воздействию коррозии.
  6. Оптимальные механические и химические свойства. Современные методы легирования позволяют сделать легкий материал более прочным. Для этого проводится добавление самых различных компонентов. Оптимальные механические свойства представлены сочетанием легкости и прочности, а также другими качествами.
  7. Мелкозернистая однородная структура. При рассмотрении особенностей структуры получаемых изделий следует отметить, что однородная лучше воспринимает оказываемые нагрузки и вероятность появления дефектов существенно снижается. Неоднородную структуру можно охарактеризовать тем, что изделие может иметь разный показатель твердости поверхности, на одной части может появляться коррозия, другая может оказаться быть более устойчивой к подобному воздействию.

Усадка алюминия при литье – Справочник металлиста

Усадка алюминия при литье

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ

РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КАФЕДРА ПРЭС

Реферат по дисциплине

«Технология деталей радиоэлектронных средств»

Тема: Формообразование деталей методами литья

Студент: Юдин Андрей Михайлович

Группа: РК-1-02

Руководитель: Покровская М. В.

Москва 2004

1. Общие сведения о процессе литья 3

2. Классификацияспособовлитья4

3. Физическаясущностьпроцессалитья5

4.Виды литья:

4.1. В песчаные формы 7

4.2. В кокиль 10

4.3. В оболочковые формы 12

4.4. Шликерное в гипсовой форме 14

4.5. Центробежное литьё 16

4.6. Намораживанием 18

4.7. Под низким давлением 19

4.8. Под давлением 22

4.9. По выплавляемым моделям 23

4.10. Экструзия 25

5. Список литературы 27

Отливки из цветных сплавов. Технология литья в кокиль

Согласно ГОСТ 1583 – 73 литейные алюминиевые сплавы разделены на пять групп (I – V). Наилучшими литейными свойствами обладают сплавы группы I – силумины.

Для них характерны хорошая жидкотекучесть, небольшая линейная усадка (0,9 – I %), стойкость к образованию трещин, достаточная герметичность.

Силумины марок АЛ2, АЛ4, АЛ9, АК7, АК9, АК12 широко используют в производстве, однако они склонны к образованию грубой крупнозернистой эвтектики в структуре отливки и растворению газов.

Сплавы группы II (так называемые «медистые силумины») также нередко отливают в кокиль. Эти сплавы, обладающие хорошими литейными свойствами и большей прочностью, чем силумины группы I, менее склонны к образованию газовой пористости в отливках.

Сплавы групп III – V имеют более низкие литейные свойства по сравнению со сплавами групп I и II – пониженную жидкотекучесть, повышенную усадку (до 13%), склонны к образованию трещин, рыхлот и пористости в отливках. Получение отливок из сплавов III—V групп сопряжено со строгим соблюдением технологических режимов для обеспечения хорошего заполнения формы и питания отливок при затвердевании.

Все литейные алюминиевые сплавы в жидком состоянии интенсивно растворяют газы и окисляются. При их затвердевании газы выделяются из раствора и образуют газовую и газоусадочную пористость, которая снижает механические свойства и герметичность отливок.

Образующаяся на поверхности расплава пленка оксидов 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 оксидов, перемешиваясь с воздухом, образует пену, которая попадает в полость формы, приводя к образованию дефектов в теле отливки.

Температуру заливки расплава в кокиль назначают в зависимости от химического состава и свойств сплава, толщины стенки отливки и ее размеров. Для силуминов типа АЛ2, AJI4, АЛ9 ее принимают о пределах 700 – 750оС, для сплавов с широким интервалом затвердевания, в частности для сплавов типа АЛ19, обладающих пониженной жидкотекучестью, – в пределах 720 – 770оС.

Продолжительность выдержки отливки в кокиле назначают с учетом ее размеров и массы. Обычно отливки охлаждают в форме до температуры около 400оС.

Отливки из магниевых сплавов

Магниевые литейные сплавы по сравнению с алюминиевыми обладают худшими литейными свойствами.

Они обладают пониженной жидкотекучестью, большой усадкой (3,2 – 1,5%), склонностью к образованию горячих трещин, пониженной герметичностью, высокой склонностью к окислению в жидком и твердом состояниях, способностью воспламеняться в жидком состоянии.

Магниевые сплавы имеют большой интервал кристаллизации, склонны к растворению газов и поэтому в отливках часто образуются микрорыхлоты. Отливки из магниевых сплавов склонны к короблению при затвердевании и термической обработке.

Температура заливки магниевых сплавов зависит от их химического состава и обычно на 100 – 150оС превышает температуру ликвидуса, что вызвано пониженной жидкотекучестью этих сплавов. Обычно температура заливки составляет 700 – 750оС для тонкостенных отливок и 650 – 700оС для массивных и толстостенных отливок.

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: