В результате ускоренного охлаждения тонкой части бруска он будет изгибаться сначала толстой частью наружу, а при ускоренном охлаждении плоской плиты по периметру она также будет соответствующим образом изгибаться. Если изгиб, вызванный неравномерным охлаждением, не выйдет из пределов других деформаций, то отливки после охлаждения примут первоначальную форму. Однако очень часто деформация приобретает пластический характер, и первоначальная форма после охлаждения не восстанавливается, приобретая обратный знак по сравнению со схемами, приведенными на рис. 11.29. В этом случае отливки нуждаются в исправлении их формы при помощи механического деформирования (правка).
В качестве основных мероприятий по предотвращению коробления отливок используются следующие:
создание отливок с одинаковой толщиной всех ее связанных элементов, обеспечивающей равную скорость их охлаждения;
применение ребер жесткости, препятствующих короблению; ускоренное охлаждение массивных частей отливки при помощи
холодильников или иными методами.
Вопросы для самоконтроля знаний
1.В чем заключается физическая сущность усадочных явлений?
2.Что называется усадочной пористостью?
3.Какие виды усадочной пористости Вы знаете?
4.Какие меры борьбы с усадочной пористостью Вы знаете?
5.Дайте определение усадочной раковины.
6. Расскажите о ходе образования усадочной раковины у отливки без прибыли. 7. Какие типы усадочных раковин Вы знаете?
8. Какие пробы для определения развития усадочных раковин Вы знаете?
9.Как определяется объем усадочной раковины?
10.Как можно решить задачу образования усадочной раковины в цилиндрической отливке?
11.Как можно определить величину и конфигурацию усадочной раковины в рамках тепловой теории затвердевания отливки?
12.Как влияют технологические факторы (температура перегрева металла, температура заливки, скорость охлаждения отливки) и состав сплава на процесс усадки?
13.Для каких целей применяют прибыль?
14.Для каких сплавов применяют прибыль?
15.Дайте классификацию прибылей.
16.В чем заключается метод выкатывания шарика при проектировании прибылей?
17.В чем заключается сущность инженерных методов расчета усадочных раковин и прибылей?
18.Какие основные требования предъявляются к размерам и формам прибылей?
19.Нарисуйте схемы для расчета зон действия прибылей и торцевого эффекта с холодильником и без него.
20.Как выбирают геометрические размеры прибылей по их объему?
21.Как можно организовать процесс питания путем регулирования работы прибылей?
22.Назовите причины возникновения усадочной деформации и литейных напряжений в отливках.
23.Назовите причины усадочного расширения в сталях, чугуне и цветных сплавах.
24.Какие виды напряжений Вы знаете?
25.Назовите причины возникновения коробления отливок и меры борьбы с этим явлением.
Библиографический список
1. Баландин Г. Ф. Основы формирования отливки в 2 ч. / Г. Ф. Баландин. - М. Машиностроение, 1979.
2.Василевский П. Ф. Технология стального литья / П. Ф. Василевский. - М. Машиностроение, 1974.
3.Вейник А. И. Теория затвердевания отливки / А. И. Вейник. -М . : Машгиз, 1960.
4.Гуляев Б. Б. Теория литейных процессов / Б. Б. Гуляев. - Л. : Машиностроение, 1976.
5.Куманин И. Б. Вопросы теории литейных процессов / И. Б. Куманин. - М. Машиностроение, 1976.
6. Мамина Л. И. Теоретические основы литейного производства учеб, пособие
/ Л. И. Мамина. - Красноярск : КГАЦМ и 3, 2002.
7.Нехендзи Ю. А. Стальное литье / Ю. А. Нехендзи. - М. : Металлургиздат, 1948.
8. |
Пржибыл Й. Теория литейных процессов пер. с чеш. / Й. Пржибыл. - М. Мир, |
|
1967. |
9. |
Ри Хосен Теория литейных процессов учеб, пособие / Хосен Ри. - Хабаровск |
Изд-во Хабар, гос. техн. ун-та, 2001.
10. Рыжаков А. |
А. Теоретические основы литейного производства / А. А. Рыжаков. - |
|
М. : Машгиз, |
1954. |
|
11. Теория литейных процессов |
учеб, пособие / Л. Г. Знаменский, В. К. Дубровин, |
|
Б. А. Кулаков, В. И. Швецов. - |
Челябинск : Изд-во Юж.-Урал. гос. ун-та, 1999. |
|
ГЛАВА 12. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРЯЧИХ ТРЕЩИН В ОТЛИВКАХ
12.1. Классификация трещин в отливках
Трещины представляют собой частичное или полное разрушение частей отливки, вызванное достижением предела прочности сплава растягивающими напряжениями, развивающимися в результате противодействующих сил или иных сил усадки в твердом состоянии.
Трещины подразделяются на холодные и горячие. Холодные трещины имеют блестящую поверхность, обычно с цветами побежалости и незначительным расхождением между краями. Они образуются при низких температурах (ниже 700 °С для стали и чугуна) после полного затвердевания отливок. Горячие трещины имеют черную окисленную поверхность и значительное расхождение между краями. Они образуются вблизи температур кристаллизации, когда в средней части отливки имеется жидкий металл.
Силы, тормозящие усадку и вызывающие напряжения, можно разделить на пассивные (рис. 12.1, а) и активные (рис. 12.1, б). Величина пассивных сил может существенно снижаться за счет пластической деформации отливки. К этой группе относятся:
торможение усадки песчаной формой, обладающей низкой податливостью;
торможение усадки одних частей отливки другими, охлаждающимися с различными скоростями.
Рис. 12.1. Торможение усадки пассивными (а) и активными (б) силами
Величина активных сил не зависит от пластической деформации и материала отливки. К этой группе относятся:
нагрузка упругим элементом; гидростатический напор металла;
центробежное давление при центробежной отливке; масса отливки в случае зависания на корочке.
12.2.Технологические пробы для оценки склонности сплавов
кобразованию горячих трещин
Склонность сплавов к образованию горячих трещин оценивается при помощи следующих проб (рис. 12.2).
1 W 1 в>
Рис. 12.2. Типы проб для определения склонности сплавов к образованию трещин
1. Оценка по критическому размеру образца. В качестве критического размера может применяться длина образца. На образце с фланцами (рис. 12.2, а) делается утолщение, охлаждающееся медленнее, чем основная
часть. В этом утолщении трещина и возникает. Чем длиннее тонкая часть образца, тем больше ее деформация и выше напряжение в толстой части. Из испытываемого образца отливается серия образцов разной длины. Длина образца, начиная с которой трещины образуются, рассматривается как степень трещиноустойчивости сплава. В качестве критерия оценки может служить также расстояние металлической перекладины от основания П-образного образца, при котором в углу образуется трещина (рис. 12.2, б). Чем больше
расстояние перекладины от основания отливки, тем больше плечо, выше изгибающее напряжение и вероятнее образование трещины.
2.Оценка по размеру трещины. В качестве критерия в этом случае применяются: длина, ширина, площадь или количество трещин на образце, отливаемом в условиях, когда они обязательно образуются. Такие пробы обычно имеют форму колец (рис. 12.2, в), заливаемых на металлических стержнях различного размера. Проба с распоркой, показанная на рис. 12.2, б, также может служить для оценки размеров трещин при постоянном положении
ееустановки. Пробы, имеющие форму колец, обычно используются для цветных сплавов, пробы с распоркой - для черных.
3.Оценка по критической нагрузке. В этом случае образец заливается
таким образом, что к одному из его концов заранее приложена нагрузка (рис. 12.2, г). Отливая серию образцов с различными нагрузками, можно
установить, при какой из них начинается образование трещин.
На образование трещин в отливках оказывают влияние следующие факторы:
усадка сплава в твердом состоянии;