Технология производства и потребительские свойства латуни литейной

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

Для плавки латуни может быть использован  любой тип плавильных печей, применяемых  для плавки медных сплавов. Но наиболее целесообразно латунь плавить в  электрических индукционных низкочастотных печах с магнитопроводом. Менее желательна плавка латуни в электродуговых плавильных печах. При плавке медноцинковых сплавов следует иметь в виду, что из всех других компонентов сплава наибольшей окисляемостью обладает цинк. Это объясняется низкой температурой кипения его.

 Само 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 механических свойств 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 газо- и теплоэнергетики.

 

Существует  несколько способов заливки форм, в том числе:

1. обычная заливка, когда металл заполняет форму свободно, под действием силы тяжести;
2. центробежное литье, когда металл заливают во вращающуюся форму и он распределяется в ней под влиянием центробежной силы;
3. литье под воздушным или поршневым давлением с применением специальных машин.

Литье в металлические  формы (кокиль)

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.

 

Литье с помощью оболочковых форм

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

   Данный вид литья 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 расколки 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.

 

Литье под давлением

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.

 

5. Стандарты на сплавы латуни литейные, нормируемые показатели качества в соответствии с требованиями стандартов.

На сплавы литейной латуни распространяется ГОСТ 17711-93 «Сплавы медно-цинковые (латуни)  литейные. Технические условия». Этот стандарт распространяется на алюминиевые сплавы в чушках и в отливках, изготовляемых для нужд народного хозяйства и экспорта. Для сплавов литейной латуни в чушках главным показателем является химический состав, а для сплавов литейной латуни в отливках – механические свойства. Данные показатели и назначения некоторых сплавов латуней приведены ниже в таблице 5.1 согласно ГОСТ 17711-93 «Сплавы медно-цинковые (латуни)  литейные. Технические условия».

 

 

Таблица 5.1 — Состав, типичные механические свойства и назначение латуней (1 Мн/м2 » 0,1 кгс/мм2)

 

Марка сплава	Состав	Предел прочности sb, Мн/м2	Относительное удлинение d, %	Твердость HB, Мн/м2	Примерное назначение
Л96	95—97% Cu, остальное Zn	240	50	470	Радиаторные трубки
Л90	88—91% Cu, остальное Zn	260	45	530	Листы и ленты для плакировки
Л80	79—81% Cu, остальное Zn	320	52	540	Проволочные сетки и целлюлозно-бумажной промышленности, сильфоны
Л68	67—70% Cu, остальное Zn	320	55	550	Изделия, получае-  мые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой
Л63	62—65% Cu, остальное Zn	330	49	560	Полосы, листы, лента, проволока, трубы, прутки
ЛА77-2	76—79% Cu, 1,75—2,5% Al, остальное Zn	400	55	600	Конденсаторные трубы
ЛАЖ60-1-1	58—61% Cu, 0,75—1,5% Al, 0,75—1,5% Fe, 0,1—0,6% Mn,  остальное Zn	450	45	950	Трубы и прутки
ЛАЖМц66-6-3-2	64—68% Cu, 6—7% Al,   2—4% Fe, 1,5—2,5% Mn,  остальное Zn	650	7	1600	Литые массивные червячные  винты, гайки нажимных винтов
ЛАН59-3-2	57—60% Cu, 2,5—3,5% Al, 2—3% Ni, остальное Zn	380	50	750	Трубы и прутки
ЛЖМц59-1-1	57—60% Cu, 0,6—1,2% Fe, 0,5—0,8% Mn, 0,1—0,4% Al, 0,3—0,7% Sn, остальное Zn	450	50	880	Полосы, проволока, прутки и  трубы
ЛН65-5	64—67% Cu, 5—6,5% Ni, остальное Zn	400	65	700	Манометрические трубки, конденсаторные трубы
ЛО70-1	69—71% Cu, 1—1,5% Sn, остальное Zn	350	60	590	Конденсаторные трубы, теплотехническая аппаратура
ЛС74-3	72—75% Cu, 2,4—3% Pb, остальное Zn	350	50	570	Детали часов, автомобилей
ЛК80-3Л	79—81% Cu, 2,5—4,5% Si, остальное Zn	300	20	1050	Арматура, подвергающаяся действию воды, детали судов
ЛКС80-3-3	79—80% Cu, 2,5—4,5% Si, 2—4% Pb, остальное Zn	350	20	950	Литые подшипники и втулки

 

Также, согласно ГОСТ 1020-97 «Латуни литейные в чушках. Технические  условия» (приложен к работе), марки и химический состав латуней должны соответствовать требованиям таблицы 5.2

 

Таблица 5.2

Марки латуни	Массовая доля, %, основных компонентов
	Меди	Свинца	Кремния	Марганца	Железа	Алюминя	Олова	Цинка
ЛС ЛСч ЛСд ЛСдч ЛОС ЛК ЛК1 ЛК2 ЛКС ЛМцС ЛМцЖ ЛА ЛМцКА ЛАЖМц ЛМцСК ЛМцСКА	56-61 56-61 57-61 59-61 60-75 76-81 78-81 76-81 76-81 56-60 53-58 63-68 58,5-61,5 63-70 53-60 58-61	0,8-1,9 0,8-1,5 0,8-1,5 0,8-1,5 1,0-3,0 - - - 2,0-4,0 1,5-2,5 - - - - 1,5-3,0 1,5-2,5	- - - - - 2,8-4,5 3,0-4,5 1,9-2,8 2,5-4,5 - - - 0,5-1,3 - 0,5-1,3 0,5-1,3	- - - - - - - - - 1,8-2,5 3,0-4,0 - 2,0-3,0 1,5-3,0 1,5-2,5 2,0-3,0	- - - - - - - - - - 0,5-1,5 - - 2,0-4,0 - -	- - - - - - - - - - - 2,2-3,0 0,75-1,5 4,0-7,0 - 0,7-1,5	- - - - 0,5-1,5 - - - - - - - - - - -	остальное то же > > > > > > > > > > > > > >

 

 

 

 

 

Таблица 5.2 (окончание)

Марка латуни	Массовая доля, %, не более, примеси
	Железа	Алюминия	Кремния	Марганца	Свинца	Олова	Сурьмы	Мышьяка	Висмута	Фосфора	Никеля	Всего примесей
ЛС ЛСч ЛСд ЛСдч ЛОС ЛК ЛК1 ЛК2 ЛКС ЛМцС ЛМцЖ ЛА ЛМцКА ЛАЖМц ЛМцСК ЛМцСКА	0,8 0,6 0,5 0,5 0,7 0,6 0,6 0,6 0,6 0,8 — 0,8 0,6 — 0,6 0,6	0,5 0,5 0,2 0,1 0,3 0,1 0,04 0,1 0,1 0,8 0,6 — — — 0,7 —	0,3 0,2 0,2 0,1 0,5 — — — — 0,4 0,2 0,3 — 0,3 — —	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,8 0,8 0,8 0,8 — — 0,5 — — — —	— — — — — 0,5 0,5 0,5 — — 0,5 0,7 0,5 0,7 — —	0,5 0,5 0,3 0,5 — 0,3 0,3 0,3 0,3 0,5 0,5 0,7 0,2 0,7 0,6 0,2	0,05 0,05 0,05 0,05 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,03 0,1 0,1 0,03	— — — — — — — — — 0,05 0,05 0,1 0,05 — 0,05 0,05	— — — — — — — — — 0,01 0,01 0,01 0,01 — 0,01 0,01	— — — — — 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 0,03 — 0,1 0,03	1,0 0,5 0,5 0,5 1,0 0,2 0,2 0,2 0,2 1,0 0,5 0,3 1,0 1,0 1,0 1,0	2,0 1,7 1,5 1,4 1,5 2,5 2,4 2,5 2,0 2,2 1,7 2,6 1,3 1,8 1,7 1,3
Примечания: Буквы в обозначении марок латуни означают:  А—алюминий, Ж—железо, О—олово, Мц—марганец, К—кремний, С—свинец. В массовую долю меди может быть включен никель, в этом случае никель в сумме примесей не учитывают. Отношение (Fe+Mn)/Si должно быть: для латуни марки ЛСч—от 2 до 5, марки ЛСдч—от 4 до 6.  Механические свойства марок ЛСч и ЛСдч приведены в приложении Б. Массовая доля конкретных примесей и суммы примесей могут быть изменены по согласованию потребителя с изготовителем.