Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Литейные сплавы представляют собой металлические материалы, специально предназначенные для получения отливок методом заливки расплавленного металла в литейные формы. Основными характеристиками, определяющими пригодность сплава для литья, являются жидкотекучесть, усадка, склонность к газопоглощению и трещинообразованию.
Среди всех литейных материалов особое место занимают чугуны, которые составляют около 80% мирового производства отливок. Это обусловлено их превосходными литейными свойствами, относительно низкой температурой плавления и доступностью сырьевых материалов.
Серый чугун характеризуется наличием графита в виде пластинчатых включений, что обеспечивает ему исключительные литейные свойства. Содержание углерода составляет 2,5-3,7%, при этом основная его часть находится в свободном состоянии в виде графита.
Кремний является основным графитизирующим элементом, способствующим выделению углерода в виде графита. Увеличение содержания кремния повышает жидкотекучесть и снижает усадку, но одновременно снижает прочность базовой металлической матрицы.
Высокопрочный чугун получают путем модифицирования жидкого чугуна магнием или церием, что приводит к кристаллизации графита в шаровидной форме. Шаровидные включения графита значительно менее опасны как концентраторы напряжений по сравнению с пластинчатым графитом.
Ковкий чугун получают путем графитизирующего отжига белого чугуна определенного химического состава. В процессе длительного отжига цементит разлагается с образованием компактного графита отжига, что обеспечивает повышенную пластичность и вязкость.
Литейные стали содержат до 2,14% углерода и характеризуются более сложными литейными свойствами по сравнению с чугунами. Основными проблемами при литье стали являются низкая жидкотекучесть, высокая усадка и склонность к образованию горячих трещин.
Углеродистые литейные стали маркируются добавлением буквы "Л" к обозначению содержания углерода. Например, сталь 20Л содержит 0,17-0,23% углерода и предназначена для отливок общего назначения.
Алюминиевые литейные сплавы подразделяются на пять основных групп в зависимости от легирующих элементов. Наиболее распространены силумины - сплавы системы Al-Si, отличающиеся превосходными литейными свойствами.
Силумины с содержанием кремния 10-13% (АК12) обладают наилучшей жидкотекучестью среди алюминиевых сплавов. Эвтектическое содержание кремния (12,6%) обеспечивает кристаллизацию при постоянной температуре, что минимизирует усадочные дефекты.
Бронзы подразделяются на оловянные и безоловянные, при этом литейными свойствами обладают преимущественно оловянные бронзы с содержанием олова более 4%. Безоловянные бронзы (алюминиевые, кремнистые) часто превосходят оловянные по механическим свойствам.
Добавка олова в медь улучшает литейные свойства: повышает жидкотекучесть, снижает усадку, уменьшает склонность к газопоглощению. Однако высокое содержание олова делает сплав дорогим и затрудняет механическую обработку.
Алюминиевые бронзы типа БрА9Ж3Л сочетают хорошие литейные свойства с высокими механическими характеристиками. Железо в количестве 2-4% повышает прочность и износостойкость, но несколько ухудшает литейные свойства.
Жидкотекучесть определяет способность расплава заполнять литейную форму и точно воспроизводить ее конфигурацию. Наилучшей жидкотекучестью обладают сплавы эвтектического состава, кристаллизующиеся при постоянной температуре.
Усадка представляет собой уменьшение объема металла при охлаждении и затвердевании. Различают линейную и объемную усадку, а также усадку в жидком, твердо-жидком и твердом состояниях.
Горячие трещины образуются в интервале хрупкости при затрудненной усадке отливки. Холодные трещины возникают при охлаждении готовой отливки из-за термических напряжений и структурных превращений.
При выборе литейного сплава необходимо учитывать комплекс факторов, включающий требования к механическим свойствам готовой детали, условия эксплуатации, сложность конфигурации отливки и экономические соображения.
Для простых отливок массового производства предпочтительны серые чугуны, для ответственных деталей - высокопрочные чугуны и литейные стали, для легких конструкций - алюминиевые сплавы, для работы в агрессивных средах - бронзы.
Для корпуса редуктора оптимален серый чугун марки СЧ-20 или СЧ-25. Он обеспечивает хорошую обрабатываемость резанием, демпфирующие свойства для снижения вибраций, достаточную прочность и отличные литейные свойства для получения сложной конфигурации корпуса. Пластинчатый графит в структуре обеспечивает смазывающий эффект при обработке.
Усадка чугуна составляет 1,0-2,5% в зависимости от типа, тогда как усадка стали достигает 5,5-6,5%. Это связано с тем, что графит в чугуне имеет меньшую плотность, чем железо, и частично компенсирует усадку металлической матрицы. Низкая усадка чугуна позволяет получать отливки без массивных прибылей, что упрощает технологию и повышает выход годного.
Алюминий активно растворяет водород из атмосферы, особенно при высоких температурах. При кристаллизации растворимость водорода резко падает, что приводит к образованию газовой пористости. Для борьбы с этим применяют рафинирование расплава продувкой инертными газами, дегазирующие флюсы и строгий контроль влажности шихтовых материалов.
Кремний в сером чугуне выполняет роль графитизатора, способствуя выделению углерода в виде графита. Увеличение содержания кремния с 1% до 3% повышает жидкотекучесть на 40-50%, снижает усадку, но одновременно снижает прочность на 15-20% из-за охрупчивания ферритной матрицы. Оптимальное содержание кремния составляет 2,0-2,5% для большинства применений.
Модифицирование магнием - это технологический процесс введения 0,04-0,08% магния в расплав чугуна для получения шаровидного графита. Магний связывает серу и кислород, создавая условия для кристаллизации графита в форме сфероидов вместо пластинок. Это повышает прочность в 2-3 раза при сохранении хороших литейных свойств.
Безоловянные бронзы (алюминиевые, кремнистые) превосходят оловянные по механической прочности в 1,5-2 раза, коррозионной стойкости и значительно дешевле. Алюминиевые бронзы типа БрА9Ж3Л имеют прочность до 500 МПа против 250 МПа у оловянных. Однако оловянные бронзы обладают лучшими антифрикционными свойствами и традиционно применяются в подшипниках скольжения.
Высокая усадка литейных сталей (5,5-6,5%) и широкий интервал кристаллизации создают условия для образования усадочных раковин и пористости. Прибыли обеспечивают питание отливки жидким металлом в процессе затвердевания. Размер прибылей составляет 15-25% от массы отливки, что значительно снижает выход годного по сравнению с чугуном.
Температура заливки определяется как температура ликвидуса + перегрев. Для серого чугуна: 1450-1500°C, для стали: 1580-1650°C, для алюминиевых сплавов: 720-750°C, для бронз: 1150-1200°C. Перегрев составляет 50-150°C в зависимости от сложности отливки. Недостаточный перегрев приводит к неполному заполнению формы, избыточный - к пригару и газовым дефектам.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.