Технология производства и потребительские свойства латуни литейной

Принята следующая маркировка. Сплав латуни обозначают буквой «Л», после чего следует буквы основных элементов, образующих сплав. В марках деформируемых латуней первые две  цифры после буквы «Л» указывают  среднее со

 

держание меди в процентах. Например, Л70 — латунь, содержащая 70 % Cu.

 В случае легированных  деформируемых латуней указывают  ещё буквы и цифры, обозначающие  название и количество легирующего  элемента, ЛАЖ60-1-1 означает латунь  с 60 % Cu, легированную алюминием (А) в количестве 1 % и железом в количестве 1 %. Содержание Zn определяется по разности от 100 %. В литейных латунях среднее содержание компонентов сплава в процентах ставится сразу после буквы, обозначающей его название. Например, латунь ЛЦ40Мц1,5 содержит 40 % цинка (Ц) и 1,5 % марганца (Мц).

 

 

 

3.1. Определения свойств  сплавов литейной латуни

 

 

 

Получение качественных отливок  без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и охлаждении отливок в форме. К основным литейным свойствам сплавов относят: жидкотекучесть, усадку сплавов, склонность к образованию  трещин, газопоглощение, ликвацию.

Жидкотекучесть – способность  расплавленного металла течь по каналам  литейной формы, заполнять ее полости  и четко воспроизводить контуры  отливки. При высокой жидкотекучести сплавы заполняют все элементы литейной формы. Жидкотекучесть зависит от многих факторов: 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, обладают лучшей жидкотекучестью, чем  сплавы, затвердевающие в интервале  температур (твердые растворы). Чем  выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть. С увеличением поверхностного натяжения  жидкотекучесть понижается. С повышением температуры заливки расплавленного металла и формы жидкотекучесть улучшается. Увеличение теплопроводности материала формы снижает жидкотекучесть. Так , песчаная форма отводит теплоту  медленнее, и расплавленный металл заполняет ее лучше, чем металлическую  форму. Наличие неметаллических  включений снижает жидкотекучесть. Так же влияет химический состав сплава (с увеличением содержания серы, кислорода, хрома жидкотекучесть снижается; с увеличением содержания фосфора, кремния, алюминия, углерода жидкотекучесть увеличивается).

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать объем  при охлаждении в расплавленном  состоянии, в процессе затвердевания  и в затвердевшем состоянии при  охлаждении до температуры окружающей среды. Изменение объема зависит  от химического состава сплава, температуры  заливки, конфигурации отливки. Различают  объемную и линейную усадку.

 

В результате объемной усадки появляются усадочные раковины и  усадочная пористость в массивных  частях отливки. Для предупреждения образования усадочных раковин  устанавливают прибыли – дополнительные резервуары с расплавленным металлом, а также наружные или внутренние холодильники.

Линейная усадка определяет размерную точность полученных отливок, поэтому она учитывается при  разработке технологии литья и изготовления модельной оснастки. Линейная усадка составляет: для серого чугуна – 0,8…1,3 %; для углеродистых сталей – 2…2,4 %; для алюминиевых сплавов – 0,9…1,45 %; для медных сплавов – 1,4…2,3 %.

Газопоглощение – способность  литейных сплавов в расплавленном  состоянии растворять водород, азот, кислород и другие газы. Степень  растворимости газов зависит  от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава увеличивается  незначительно; возрастает при плавлении; резко повышается при перегреве  расплава. При затвердевании и  последующем охлаждении растворимость  газов уменьшается, в результате их выделения в отливке могут  образоваться газовые раковины и  поры.

Растворимость газов зависит  от химического состава сплава, температуры  заливки, вязкости сплава и свойств  литейной формы.

Ликвация – неоднородность химического состава сплава в  различных частях отливки. Ликвация образуется в процессе затвердевания  отливки, из-за различной растворимости  отдельных компонентов сплава в  его твердой и жидкой фазах. В  сталях и чугунах заметно ликвируют  сера, фосфор и углерод.

Различают ликвацию зональную, когда различные части отливки  имеют различный химический состав, и дендритную, когда химическая неоднородность наблюдается в каждом зерне.

 

 

4. Технология производства  латуни литейной  и ее  технико-экономическая  оценка

 

 

Литейное производство есть процесс получения фасонных отливок

путем заполнения жидким металлом заранее приготовленных форм, в

которых металл затвердевает.

Отливки могут быть или  вполне готовыми деталями, или заготовками,

 

подвергающимися в механических цехах окончательной обработке, которая

производится с целью  получения точных размеров и требуемой  чистоты всех

или некоторых поверхностей. В последнем случае на отливках

предусматривается припуск  на механическую обработку.

Отливки изготовляются из чугуна, стали и сплавов цветных  металлов.

Литые детали широко применяются  в станках, различных машинах  и

механизмах и составляют от 50 до 85% их массы. Путем литья могут

изготовляться детали, самые  разнообразные по форме и размерам, в том

числе весьма сложной конфигурации. В ряде случаев стоимость отливок

значительно меньше стоимости  деталей, изготовленных другим способом.

Однако для литья пригодны лишь сплавы, обладающие определенными

свойствами.

Успехи в области улучшения  структуры отливок, формовочных

материалов и качества формовки привели к значительному  повышению

механическихсвойств фасонного  литья. Это дало возможность изготовлять

литыми весьма ответственные  детали, например: муфт коленчатых

компрессоров, корпуса насосов, компрессоров и вентиляторов, блок-

картеры, корпуса арматуры и другие заготовки газотеплоэнергетики.

Существует несколько  способов заливки форм, в том числе:

 

а) обычная заливка, когда  металл заполняет форму свободно, под

действием силы тяжести;

б) центробежное литье, когда  металл заливают во вращающуюся

форму и он распределяется в ней под влиянием центробежной силы;

в) литье под воздушным  или поршневым давлением с  применением

специальных машин.

 

 

Литье в металлические  формы (кокиль) применяется для получения

заготовок из черных и цветных  металлов следующей массой: чугунных — от

10 г до 10 т, стальных - от 0,5 кг до 4 т, из цветных металлов  и сплавов — от

5 г до 500 кг.

Этот вид литья отличается высокими механическими свойствами и

равномерным мелкозернистым строением, а также большой точностью

размеров и форм заготовок. Часто получают отливки, не требующие  дальнейшей очистки и обработки.

Заготовки, отлитые в кокиль, не должны иметь резких переходов  по

толщине стенок.

Стойкость форм при литье  заготовок из легкоплавких металлов и

сплавов (цинка, алюминия, магния) — сотни тысяч отливок, из стали  —600—

700 мелких, 150— 250 средних  и 20—25 крупных отливок.

Металлические формы в  большинстве случаев выполняют  из серого

чугуна и реже из стали. В крупносерийном и массовом производстве

используются кокильные  литейные машины, работа которых механизирована

и автоматизирована.

За последние годы получил  распространение новый способ

изготовления отливок  путем заливки так называемых оболочковых форм.

Получение литья в оболочковых  формах основано на свойстве термореактивной  смоло-песчаной смеси принимать  форму подогретой металлической  модели с образованием сравнительно тонкой и быстро затвердевающей оболочки.

Нагретую одностороннюю  металлическую плиту с металлическими

моделями покрывают формовочной  смесью из песка и термореактивной

искусственной смолы. Под  действием нагретой плиты смола  в слое, покрывающем плиту, плавится и спекает песок. После удаления избытка смеси плита вместе с  образовавшейся оболочкой поступает  в печь, где заканчивается процесс  отвердевания оболочки и получается полуформа. Далее полуформу снимают  с плиты и спаривают с другой полуформой с помощью зажимов, болтов, или путем склеивания. Полученную оболочковую форму заливают металлом; после затвердевания форма легко  разрушается и отливки освобождаются. Способ литья в оболочковые формы применим для чугуна, стали, а также сплавов цветных металлов. Стоимость отливок, полученных этим способом, довольно значительна из-за высокой цены термореактивной смолы (бакелита).

   Литье по выплавляемым  моделям применяется для получения  мелких

деталей (обычно массой до 10 кг) из стали и других труднообрабатываемых

сплавов с температурой плавления  до 1600.

Заливка металла производится в горячие формы, а иногда —  под

давлением  или центробежным способом.

Высокая точность литья достигается  благодаря применению точных

моделей и отсутствию разъема  формы, а также потому, что выплавление

моделей устраняет необходимость  их расколотки и выема из формы,

искажающих размеры отливки.

   Сложность технологии  и относительно высокая стоимость  литья по

выплавляемым моделям  во многих случаях вполне окупаются, так как этот

способ дает возможность  получить готовые детали из твердых  металлов и

сплавов, обработка которых  резанием представляет значительные трудности.

Способом литья по выплавляемым моделям изготовляют лопатки

газовых турбин, режущий инструмент (фрезы, сверла), мелкие детали

запорной и регулирующей арматуры газового и теплового оборудования.

Центробежное литье

Принцип производства заготовок  этот способ состоит в том, что

жидкий металл заливают в  быстровращающуюся форму. Под действием

центробежных сил жидкий металл, отбрасывается к поверхности  формы

и затвердевает, принимая его  очертания. Вращение форм производится до полного затвердевания металла, после чего готовые отливки извлекаются  из форм.

Существуют два основных способа центробежного литья: центро-

бежный, и полуцентробежный.

 Центробежный способ. Этот способ используют для  отливки тел

вращения с ровными  наружными поверхностями и гладкими центральными

отверстиями. Такими изделиями  являются трубы, различные втулки и  пр.Заливка металла производится в форму, вращающуюся вокруг своей  оси.                      Ось вращения может быть горизонтальной или вертикальной. Машины с горизонтальной осью вращения применяются для отливки

изделий, имеющих значительную длину. Скорость вращения формы должна

обеспечивать получение  стенок одинаковой толщины по всему  периметру.

 

Полуцентробежный способ. Этот способ применяется для отливки  тел

вращения с фасонными  поверхностями, причем в отличие  от центробежного

способа внутренние поверхности  образуются не под влиянием центробежной

силы, а с помощью стержней. Формы изготовляют из формовочной  смеси и после изготовления подвергают сушке.

При полуцентробежном способе  отливки получаются более точными,

чем при обычном литье  в песчаную форму, что сокращает  последующую

механическую обработку.

 

При литье под давлением  заливка металла осуществляется в

постоянную стальную форму, причем металл вводится под давлением

поршня или сжатого  воздуха. Полученные детали имеют чистую поверхность

и точные размеры 9-14 квалитетов (3-7-й классы точности), так что

последующая механическая обработка  или очень незначительна, или  вообще

не нужна. Детали могут  быть получены размерами до 300 мм (с  заливкой в форму до 2 л металла) с резьбой, отверстиями, весьма тонкими  приливами и

выступами. В последнее  время литьем под давлением получаются и более

крупные детали. Металл, отлитый  под давлением, имеет мелкозернистую структуру вследствие быстрого охлаждения в стальной форме, поэтому прочность  деталей, полученных отливкой под давлением, всегда выше прочности

деталей, отлитых в песчаные формы.

Литье под давлением в  настоящее время широко применяется  в

массовом производстве для  получения деталей небольшого веса из сплавов

цветных металлов на основе меди, алюминия, цинка, магния, свинца и  олова.

 

 

 

 

 

Таблица 1. — Состав, типичные механические свойства* и назначение латуней (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2)

|                    |                      |                  |                         |                  |                              |

|Марка сплава        |Состав                |Предел прочности  |Относительное  удлинение  |Твердость HB,     |Примерное назначение          |

|                    |                      |sb, Мн/м2         |d, %                     |Мн/м2             |                              |

|                    |                      |                  |                         |                  |                              |

|Л96                 |95—97% Cu, остальное  |240               |50                       |470               |Радиаторные трубки            |

|                    |Zn                    |                  |                         |                  |                              |

|                    |                      |                  |                         |                  |                              |

|Л90                 |88—91% Cu, остальное  |260               |45                       |530               |Листы и ленты для плакировки  |

|                    |Zn                    |                  |                         |                  |                              |

|                    |                      |                  |                         |                  |                              |

|Л80                 |79—81% Cu, остальное  |320               |52                       |540               |Проволочные сетки и           |