Технология и потребительские свойства чугуна с хлопьевидным графитом для отливок

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «Белорусский государственный  экономический университет»

 

 

 

 

 

Кафедра технологий важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

 

 

 

 

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА

на тему: " Технология и потребительские свойства чугуна

с хлопьевидным графитом для отливок"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнил студент 

1 курс. ФМК,  гр. ДМЛ-2   (подпись)    А.С.Лобачев

 

 

Руководитель, доцент    (подпись)       И.А.Мочальник

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2010

 

Работа содержит:   31 страниц.  11 таблиц.  6 рисунков.

Ключевые слова: отливка, ковкий чугун, технология доменного производства, показатели качества, потребительские свойства, контроль качества, стандарты.

Изучена товарная продукция в виде отливок из ковкого чугуна , сферы  ее применения в машиностроительном производстве.

Определены потребительские свойства ковкого чугуна . При изучении и  описании технологии производства ковкого  чугуна дана характеристика сырья доменного  производства, основных стадий производства, приведен анализ блок-схемы производства чугуна, выявлено влияние технологии, сырья на качество продукции.

Для определения нормируемых показателей  качества отливок из ковкого чугуна изучены соответствующие стандарты.

Изучены вопросы контроля качества отливок из ковкого чугуна, правила приемки, транспортирования и хранения готовой продукции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат………………………………………………………………………….2

Введение………………………………………………………………………...4

Применение чугуна с хлопьевидным графитом в производстве…………..6

Классификационные признаки чугуна с хлопьевидным графитом………8

Потребительские свойства чугуна с хлопьевидным графитом…………...13

Технология производства чугуна с хлопьевидным графитом……………16

Характеристика  основных стадий производства чугуна с хлопьевидным графитом, их технико-экономическая оценка……………………………...16

Характеристика  сырья доменного производства………………………….17

Анализ блок-схемы чугуна с хлопьевидным графитом их технико-экономическая оценка………………………………………………………..19

Стандарты на отливки из чугуна с хлопьевидным графитом, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов………..20

Контроль качества чугуна с хлопьевидным графитом,

стандарты на правила приемки, транспортирования и хранения отливок………………………………………………………………………...26

Заключение……………………………………………………………………31

Список литературы…………………………………………………………...32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 
В настоящее время, более  67 % деталей современных машин и оборудования изготавливают литыми, из них 36% из чугуна.  
Прогнозы развития техники показывают, что в ближайшем будущем производство и потребление чугунного литья, так как по экономичности и комплексу свойств отливки из чугуна имеют неоспоримое преимущество по сравнению с отливками из других сплавов.

 

  Повышение качества чугунных отливок имеет первостепенное значение для всех отраслей современного машиностроения, так как позволяет увеличить срок службы изделий, снизить их металлоемкость и в целом сократить потребность в отливках в машиностроении.

 

Проблема повышения  качества отливок из чугуна носит  комплексный характер и включает следующие вопросы: выбор и подготовку шихтовых материалов, оптимизацию процессов плавки, разработку способов воздействия на кристаллизацию и структурообразование чугунных отливок.  
При этом ориентация промышленности на преимущественное применение электроплавки чугуна позволяет не только поднять на качественно новую ступень развитие отечественного литейного производства, но и существенно улучшить структуру чугунного литья за счет резкого повышения доли легированных и высококачественных чугунов с различной формой графита.  
Многочисленные исследования последних лет показали, что процесс модифицирования лщдкого исходного расплава различными добавками является наиболее эффективным средством повышения физико-механических и эксплуатационных свойств чугуна в отливках как, вследствие изменения формы и характера распределения графита, так и в результате воздействия на процесс кристаллизации и структурообразование металлической основы.

 

Модифицирование и легирование становятся необходимыми и важными элементами технологии получения высококачественных чугунов при плавке в индукционных и дуговых печах, позволяющих производить предварительную обработку расплава и создавать наиболее благоприятные условия для эффективного протекания процессов.

 

По комплексу  физико-механических и служебных свойств к числу уникальных конструкционных материалов современного машиностроения относится называют чугун с хлопьевидным графитом. Дальнейшее значительное расширение его производства в нашей стране, в том числе взамен стали при изготовлении отливок и поковок, является одной из наиболее актуальных задач литейного производства.

 

Производство  высокопрочного чугуна связано с  комплексом проблем при его получении. Использование в качестве сфероидизатора металлического магния, приводит к  необходимости использования сложного оборудования для его ввода в расплав. Использование РЗМ предъявляет к чугуну высокие требования по содержанию в нем примесных элементов, таких как сера и кислород. При повышенных содержаниях серы в расплаве тратится большое количество дорогостоящих РЗМ и приводит к образованию в отливках скоплений неметаллических включений, что приводит к увеличению брака отливок.

 

Исходя из этого, в производстве чугуна возникает  необходимость снижения содержания серы в исходном расплаве, а также  его последующее рафинирование от неметаллических включений, аналогично применяемому в производстве стали.

 

Название  «ковкий чугун» условно и указывает  лишь на то, что этот материал по сравнению  с серым чугуном является пластичным. В действительности же ковкий чугун никогда ковке не подвергают, из него, так же как и из серого чугуна, изготовляют лишь фасонные отливки для машиностроения. Для этого выплавляют чугун такого химического состава, чтобы при затвердевании м форме он получился белым (с перлитно-цементной структурой). Из белого чугуна обычным способом изготовляют отливки, которые затем отжигают с целью разложения цементита и получения графита отжига в конечной структуре.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение  чугуна с хлопьевидным графитом в  производстве и 

потреблении

 

 

Хорошие литейные свойства чугуна, простота и невысокая стоимость изготовления изделий из него, износостойкость, надежная работа в условиях повышенных температур и знакопеременных нагрузок позволяют широко использовать чугун в качестве конструкционного материала.

 

Однако выпускаемые  в настоящее время чугуны характеризуются  пониженной свариваемостью, обусловленной  повышенной склонностью к образованию  трещин из-за низкой его прочности  и пластичности и образования  хрупких структур при сварке в  металле шва и околошовной зоны при повышенных скоростях охлаждения. Трещины в металле сварного соединения могут возникнуть от неравномерного нагрева и охлаждения, которые характерны для термического цикла сварки, литейной усадки металла шва, жесткости свариваемых изделий.

 

Из  ковкого чугуна делают детали сельскохозяйственных машин, текстильных машин, автомобилей, судов и т. п. Применение для таких изделий серого литейного чугуна или стали нецелесообразно, так как серый чугун не даёт достаточной прочности, особенно в мелких отливках, сталь же вообще представляет материал, неудобный для мелких отливок вследствие высокоплавкости и плохого заполнения формы.

 

Ковкий чугун в подобного рода изделиях может быть заменен только отливками из недавно изобретенного чугуна с шаровидным графитом  или из цветных сплавов (главным образом алюминиевых), по сравнению с которыми он представляет преимущество как более дешевый материал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отросоль  машиностроения	Детали	Условия работы	Рекомендуемые марки чугуна
Сельскохозяйственное	Шестерни, звенья цепей, собачки, пальцы, ключи, гребни, головки ножей и т.д.	Статистические  и динамические нагрузки	КЧ 30-6
Текстильное	Банкаброши, желоньеры  и т.п.	Статистические  и динамические нагрузки	КЧ 30-6
Автомобильное и тракторное	Картеры - заднего моста, дифференциала, руля, ступицы колес, кронштейны двигателя, рессор, тормоза, тормозные колодки, ,на, пробки, балансиры, катки,	Сложные переменные динамические нагрузки  Износ	КЧ 35-10  КЧ 30-6  КЧ 45-6
Вагоностроение	Детали тормозов, подшипника, кронштейны, тяговые сцепления, скобы и т.д.	Внутреннее  давление, ударные нагрузки	КЧ 35-10  КЧ 30-6
Судостроение	Иллюминаторы, кронштейны и т.д.	Изгиб, ударные  нагрузки	КЧ 35-10  КЧ 30-6
Станкостроение	Втулки	Износ	КЧ 45-6  КЧ 50-4
Санитарное  строительство, водо -, газо - и паропроводная арматура	Фитинги, вентили, радиаторные ниппели, пневматические корпуса и т.д.	Внутреннее  давление до 20 ат	КЧ 30-5

 

Таблица.1 Применение чугуна с хлопьевидным графитом в производстве и потреблении

 

 

 

Исходя из личной практики авторемонта и тюнинга, в частности, хотел бы заметить, что из чугуна, производились в автомобиле строении газораспределительные механизмы (ГРМ) выпускные коллекторы, задние мосты. Также изготавливаются турбины для автодвигателей. И прочие высокотемпературные и важнейшие части автомобиля.

 

Например, если взять турбину. Корпус её представляет собой сплошную отливку из чугуна, в которой на подшипниках вращается вал. Изнашиваются обычно постель под подшипники и гнездо под уплотнительное кольцо. Исправить можно расточкой под новый размер. Улитка турбины - чугунная деталь сложной формы. Именно она формирует газовый поток, вращающий турбину. Улитка компрессора представляет собой алюминиевую отливку с механически обработанным местом под компрессор. Вращающийся компрессор засасывает воздух через центральное отверстие, сжимает его и по кольцевому каналу подает в двигатель.

 

На первый взгляд, конструкция проста. Но высокая точность изготовления всех без исключения деталей, сложные поверхности, точное литье  могут создать много проблем даже в условиях хорошо оборудованной мастерской. Тем более что далеко не каждый конкретный т/н можно отремонтировать, порой проще собрать из имеющихся деталей другой.

 

В данной системе  использовался до некоторого времени  именно ковкий чугун, но с развитием техники и технологий его производство немного исчерпала себя, то есть производство из ковкого чугуна было заменено на чугун более дешёвый и качественный высокопрочным с шаровидным графитом.

Однако производство деталей для немецких автомобилей марки Opel , BMW, Audi, VW до 1991 года выпуска , производилось именно из ковкого чугуна

Исходя, опять же из личного опыта - это показывает, что даже в настоящее время  данные автомобили детали этих транспортных средств находяться в отличном состоянии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификационные признаки чугуна с хлопьевидным графитом

 

 

Рис. 1. Структура чугунов

а. белый чугун б. перлитный серый чугун в.ферритно-перлитный чугун  г.феритный серый чугун

 

Обозначается  ковкий чугун КЧ-…

Ковкий чугун обладает лучшей демпфирующей способностью, чем сталь, и меньшей чувствительностью к надрезам, удовлетворительно работает при низких температурах. Механические свойства ковкого чугуна определяются структурой металлической основы, количеством и степенью компактности включений графита. Металлическая основа ковкого чугуна в зависимости от типа термообработки может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной. Наиболее высокими свойствами обладает ковкий чугун, имеющий матрицу со структурой зернистого перлита; им можно заменять литую или кованую сталь. В тех случаях, когда требуется повышенная пластичность, применяют ферритный ковкий чугун. Для интенсификации процесса графитизации при термообработке ковкий чугун модифицируют Te, В, Mg и др. элементами.

В зависимости  от способа производства ковкого чугуна его подразделяют на две группы: ферритный и перлитный.

Рис. 3 Схемы микроструктур ковкого чугуна: а - перлитного; б - ферритного; 1 - перлит; 2 - графит отжига; 3 – феррит

 

Прочность перлитного ковкого чугуна выше прочности  ферритного чугуна, но первый менее  пластичен.Марки ферритного ковкого  чугуна: КЧ 37-12, КЧ 35-10, КЧ 33-8 и КЧ 30-6 (КЧ означает ковкий чугун, первое число - минимальный предел прочности при  растяжении, второе число - минимальное относительное удлинение в %).Кроме этого используются классификаторы ТН ВЭД – Товарная Номенклатура Внешнеэкономической Деятельности.