Литье
| Вы вошли как Гость | Вход | Выход | Группа "Гости"| RSS
Меню сайта
Формовочные материалы
Литейные формы
Кусковая формовка
Формы для скульптур
Архитектурная отливка
Заливка форм и обработка отливок
Способы литья
Разное

Вы можете получить WMR-бонус в размере 0,01-0,10 WMR на свой кошелек 1 раз в сутки

Кошелек
Код Защитный код

Обмен Webmoney

Вход на сайт
Статистика
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

При изготовлении металлических изделий металлы в чистом виде почти не применяют, так как во многих случаях их свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к изделиям. Например, химически чистое железо не может служить материалом для изготовления изделий, так как оно не имеет достаточной прочности (мягкое, легко режется ножом), но в соединении с другими элементами (углеродом, кремнием, марганцем, фосфором) оно дает прочный и удобный для отливки изделий материал — чугун. Соединение в определенных пропорциях двух или нескольких химических элементов называют сплавом. Сплавы железа с углеродом в различных соотношениях известны под названием черных сплавов. К ним относятся чугун и сталь. Сплавы меди, олова, цинка, алюминия, свинца, магния и ряда других элементов называются цветными сплавами. Наиболее распространенными в производстве монументальных художественных отливок являются медные сплавы — латуни и бронзы, в производстве малой скульптуры — серый литейный чугун.

Все металлы и сплавы обладают определенными свойствами, от которых зависит хорошее заполнение литейной формы и получение отливок без дефектов — раковин, трещин и др. К основным литейным свойствам сплавов относятся текучесть в жидком состоянии, усадка и ликвация.

Текучесть в жидком состоянии — это способность расплавленного металла заполнять литейную форму.

Хорошая текучесть металла особенно важна при изготовлении ажурных художественных отливок, имеющих тонкую стенку, сложную поверхность с наличием большого числа просветов. Текучесть зависит от химического состава и температуры заливки.

Чем выше температура заливки сплава, тем больше его текучесть. Текучесть чугуна увеличивается с увеличением содержания в нем фосфора, кремния и углерода. Сера и марганец понижают текучесть.

Текучесть определяют с помощью специальной литейной формы, имеющей спиралевидный канал, в который заливают испытуемый расплав. Форму изготовляют по модели стандартной пробы на текучесть. Чем более длинный участок спирали заполнит заливаемый в нее металл, тем выше его текучесть. Для удобства вычисления длины залитой спирали на ее верхней поверхности через каждые 50 мм расположены точки. Таким образом, текучесть металла определяется длиной залитой спирали, выраженной в миллиметрах или точках.

Усадка — уменьшение объема сплава, залитого в форму, при его охлаждении. Уменьшение объема сплава при охлаждении до температуры затвердевания и при затвердевании называется объемной усадкой. Уменьшение линейных размеров отливки по сравнению с размерами модели называется линейной усадкой.

Значение усадки сплава в литейной форме зависит от его химического состава, конфигурации отливаемого изделия, температуры заливки в форму, скорости охлаждения в форме и других факторов. Среднее значение линейной усадки серого чугуна около 1 %, стали — 2 %, медных сплавов — 1,5 %.

Усадка — отрицательное явление не только потому, что при ней изменяются объем и размеры изготовляемых отливок, но и потому, что она является причиной образования в отливках усадочных раковин, пористости, внутренних напряжений, вызывающих появление коробления и трещин.

Ликвация — неоднородность химического состава сплава в различных частях сечения отливки, возникающая при его кристаллизации. Наиболее заметна ликвация в массивных сечениях отливки.


Медные сплавы

В настоящее время медные сплавы применяют для изготовления деталей, работающих в условиях трения, обладающих устойчивостью против коррозии во влажной атмосфере, в морской воде. Одновременно эти сплавы имеют хорошие литейные свойства, поэтому их широко применяют в производстве художественных отливок, особенно для изготовления единичных скульптур, бюстов, памятников, устанавливаемых на улице.

В производстве художественных отливок используют два вида медных сплавов — бронзы и латуни.

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, свинцом, марганцем и другими элементами. Сплавы меди с 5—13 % олова называют оловянными бронзами.

бронза

Сплавы меди с алюминием, свинцом, марганцем и другими элементами составляют группу безоловянных или специальных бронз (алюминиевые, свинцовые, марганцевые).

Оловянные бронзы обладают хорошей текучестью в жидком состоянии, высоким сопротивлением изнашиванию и действию воды. К их недостаткам относятся низкая прочность при повышенных температурах, склонность к образованию усадочной пористости в толстых сечениях отливки и высокая стоимость (из-за наличия дорогостоящего компонента — олова).

Безоловянные бронзы дешевле, обладают большой прочностью, коррозионной стойкостью, но имеют большую усадку. Отливки из них получаются неплотными, с усадочными раковинами.

Применяемые в литейном производстве бронзы различают по маркам. Слово бронза в марке обозначается ее двумя начальными буквами Бр, после которых ставятся начальные буквы содержащихся в сплаве (кроме меди) элементов (О — олово, А — алюминий, С — свинец, Мц — марганец, Ж — железо и т. д.). За обозначениями элементов ставятся цифры, показывающие процентное содержание этих элементов, например, в бронзе марки БрО6Ц6С3 содержится 6 % олова, 6 % цинка, 3 % свинца. Содержание меди в марке не показывается, ее определяют вычитанием из 100 % суммы процентного содержания в бронзе других элементов.

Для получения художественных отливок хорошего качества бронза должна обладать хорошей текучестью в жидком состоянии, заполнять в формах полости сложной конфигурации. Кроме того, поверхность таких отливок подвергается сложной механической обработке, поэтому она должна быть плотной, хорошо чеканиться. Таким требованиям лучше удовлетворяют оловянные бронзы.

В производстве скульптурных отливок применяют бронзы следующего состава:

основные компоненты — 5—7 % олова, 5—7 % цинка, 1—4 % свинца, остальное — медь, примеси (не более) 0,5 % сурьмы, 0,5 % железа, 0,1 % алюминия (всего 1,5 %).

Латунь — сплав меди с цинком (до 50 %), часто с добавлением свинца, олова, алюминия и других элементов. Латунь дешевле бронзы, так как меньше содержит дорогостоящего элемента олова.

латунь

Отливки из латуни имеют более плотную структуру, так как сплав менее склонен к образованию газовой пористости. В производстве художественных отливок латуни чаще всего используют для изготовления моделей со сложной поверхностью (для ажурных отливок). Латуни, как и бронзы, различают по маркам.

В марке латунь обозначается начальной буквой Л, за ней следуют начальные буквы названий компонентов, входящих в состав латуни (А — алюминий, Ж — железо, Мц — марганец и т. д.).

После букв в марке стоят цифры, показывающие процентное содержание цинка и других входящих в сплав компонентов. Содержание меди определяется вычитанием из 100 % суммы процентного содержания цинка и других элементов. Например, в латуни марки ЛЦ38Мц2С2 содержится 38 % цинка,

2 % марганца, 2 % свинца и 58 % меди (100 - (38 +2+2) = 58 %).

Для фасонных отливок наиболее распространенными марками латуней являются ЛЦ30А3, ЛЦ38Мц2С2, ЛЦ16К4.


Алюминиевые сплавы

силуминЧистый алюминий, как и все чистые металлы, в производстве сложных отливок не применяют. В литейном производстве широко используют сплавы алюминия, которые обладают хорошими литейными свойствами, достаточно прочны, имеют малую плотность, хорошо обрабатываются.

Литейные алюминиевые сплавы по химическому составу делятся на группы и марки. В производстве отливок наибольшее применение получила группа сплавов алюминия с кремнием АЛ2, АЛ4, АК9, АЛ9 и АК7, называемых силуминами. Такие сплавы по сравнению с другими обладают лучшими литейными свойствами.









Серый чугун

серый чугунМедные сплавы благодаря хорошим литейным свойствам и коррозионной стойкости долгое время считались единственно подходящими литейными материалами для производства художественного литья. Однако в связи с дефицитностью и высокой стоимостью медных сплавов их применение для изготовления художественных изделий, особенно малой скульптуры, в настоящее время значительно сократилось. Хорошим заменителем медных сплавов в производстве художественных отливок (при дополнительной защите их поверхности от коррозии) является серый чугун. Обладая хорошими технологическими свойствами и низкой стоимостью, серый чугун в настоящее время является распространенным литейным материалом для архитектурных отливок и малой скульптуры.

Серый чугун представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами (кремнием, марганцем, серой, фосфором).

В состав серого чугуна, наиболее часто применяемого в производстве художественных отливок, помимо железа входят следующие примеси:

Углерод - 2,5—3,7 %
Марганец - 0,5— 0,8 %
Кремний - 1,0—2,9 %
Фосфор - 0,2—1.0 %


Углерод в твердом чугуне может быть в виде химического соединения с железом — цементита — или в свободном состоянии в виде графита. Цементит — твердое, хрупкое соединение в изломе белого цвета, образуется в чугуне при быстром охлаждении. Чугун с такой структурой по цвету в изломе называют белым. При медленном охлаждении чугуна углерод выделяется в виде пластинок графита, которые придают сплаву в изломе серый цвет. Чугун с такой структурой называют серым. Он обладает хорошими литейными и механическими свойствами, отливки из него легко обрабатываются.

На свойства серого чугуна существенно влияют и другие элементы, входящие в его состав.

Кремний способствует выделению в чугуне углерода в виде графита, понижает температуру его плавления, обеспечивая высокие литейные и технологические свойства.

Марганец действует на свойства чугуна противоположно кремнию, он препятствует выделению в чугуне углерода в виде графита, увеличивая устойчивость цементита. Марганец повышает твердость чугуна и прочность отливок.

Сера, как и марганец, задерживает выделение в чугуне углерода в свободном состоянии. Способствует отбеливанию чугуна, делает его более тугоплавким, снижает текучесть в жидком состоянии. Поэтому в чугуне сера считается вредной примесью.

Фосфор в сером чугуне может оказывать и вредное, и полезное влияние. Повышая хрупкость, фосфор снижает механические свойства чугуна. Следовательно, в чугуне для машиностроительных отливок, требующих высокой прочности, значительное содержание фосфора может быть вредной примесью. Фосфор увеличивает текучесть чугуна. Следовательно, в чугуне для тонкостенных, со сложной поверхностью отливок, не требующих высокой прочности, повышенное содержание фосфора будет желательным. При изготовлении художественных отливок, особенно ажурных, содержание фосфора в чугуне до 1 % считается полезной примесью, увеличивающей текучесть расплава и стойкость отливок против коррозии.


Высокопрочный чугун

чугун ВЧ-40Обыкновенный серый чугун имеет высокие литейные свойства, хорошо обрабатывается, но вязкость его низкая; отливки из этого чугуна не выдерживают ударной нагрузки. Это связано с тем, что выделившийся в чугуне свободный углерод имеет форму пластинок, которые являются в металлической основе чугуна надрезами (трещинами).

В настоящее время для получения высокопрочного чугуна применяют модифицирование — введение в жидкий расплав небольшого количества модификаторов — магния, кальция и др. Модифицированный серый чугун называют высокопрочным, высокая прочность обеспечивается благодаря шаровидной, а не пластинчатой форме графита, как в сером чугуне.

Высокопрочный чугун, по сравнению с обыкновенным серым, обладает меньшей склонностью к отбелу. Применение такого чугуна при производстве крупных архитектурных отливок (решетки, колонны, тумбы и др.) дает возможность повысить их прочность, сохранив при этом хорошую обрабатываемость.


Ковкий чугун

ковкий чугунЕго получают из белого чугуна путем отжига отливок в специальных печах при температуре 950—1000 0С. После такой обработки в отливках из цементита белого чугуна выделяется свободный графит, отливки перестают быть хрупкими, приобретают способность выдерживать ударные нагрузки (свободный углерод в них имеет форму, промежуточную между пластинчатой и шаровидной).

Все чугуны маркируют в зависимости от их механических свойств.

Серый чугун (ГОСТ 1412—85), например марки СЧ 25, расшифровывается следующим образом: буквы СЧ означают серый чугун, а две цифры после них — 25 указывают временное сопротивление при растяжении в кгс/мм3.

Кроме того, литейные чугуны, выплавляемые в доменных печах, в зависимости от рода применяемого при этом топлива подразделяются на коксовые и древесноугольные.

Древесноугольные чугуны по сравнению с чугунами, выплавляемыми на коксе, обладают меньшей склонностью к отбелу, содержат меньше вредных примесей фосфора и серы. Повышенное содержание серы в коксовых чугунах объясняется ее переходом в процессе плавки из кокса, содержащего до 1,4 % серы.

Применение древесноугольных чугунов в производстве художественного литья дает значительное улучшение качества отливок по чистоте поверхности и возможности механической обработки.