Лінійна усадка сплавів і відливок

Лінійна усадка сплавів. Лінійна усадка сплаву, так само, як і об'ємна усадка, є його фізичної характеристикою. Її можна наближено визначити за відомою залежністю тим-температурних коефіцієнта лінійного розширення від температу-ри, по якій можна знайти середньоінтегральної величину цього коефіцієнта # 945; lср. Власне лінійну усадку # 949; l сплаву при-наближенні оцінюють за рівнянням

де Тс. Тн - відповідно температури солідусу і навколишнього середовища (цеху).

Для прикладу можна навести розрахунок для силуминов (алюмінієво-кремнієві сплави). При цьому замість # 945; lср можна в першому наближенні прийняти його значення в більш вузькому інтервалі тим-температур (наприклад, 20..300'С) 1. Для сплаву АЛ2 Тс = 848 К, Т н = 293 К, # 945; lср = 23,3 * 10 -6 К -1 і

.

Для силуминов лінійна усадка виливків зі-ставлять 1,2. 1,4%.

Для сірого чавуну наближений розрахунок показує також схожу на реальні значення величину: # 945; lср = 11 * 10 -6 К -1. Тс = = 1403 К, Т н = 293 К

Можна також оцінити лінійну усадку сплаву по відомій об'ємної його усадки в твердому стані або загальної (сумарною-ної) об'ємної усадки:

Лінійна усадка виливків. Лінійна усадка виливків є технологічним властивістю і визначається властивостями сплаву і його взаємодією (тепловим, силовим і хімічним) з ли-Тейн формою.

Величина лінійної усадки виливків на розглянутому раз-мірі визначається по різниці двох розмірів: розміру lм моделі між двома поверхнями і розміру виливки між тими ж поверхнями, які виконуються моделлю. Вимірювання од-ного і того ж розміру моделі можна проводити три рази, щоб обчислити середню арифметичну величину. Вимірювання відповід-ного розміру виливки необхідно проводити на міні-бітної вибірці 13 штук однакових відливок і знаходити середнєарифметичну величину розміру. Середньоарифметична величина лінійної усадки виливки на цьому розмірі визначається за рівнянням

Шляхом одного виміру розміру на литві і знаходження за рівнянням (12) визначається випадкова величина лінійної усадки. Розмір виливки має допуск Т0. Тому середньоарифметична лінійна усадка матиме допуск Те / Хо 100%.

Якщо = 1,0%, Хо = 100 мм і То = 1 мм, то лінійна усадка виливки цього розміру складе 1,0 ± 0,5%, тобто у партії реальних одних і тих же виливків лінійна усадка буде коливатися від 0,5 до 1,5%. Заміривши випадковий розмір і визначивши по його значенню лінійну усадку розміру виливки, можна сильно помилитися. Навіть якщо допуск розміру буде 0,2 мм, лінійна усадка розміру від-лівкі буде коливатися від 0,9 до 1,1%.

Тому для визначення лінійної усадки виливків зразків виданого сплаву необхідно виготовити мінімум 13 зразків, зробити їх вимірювання, знайти середнєарифметичну величи-ну та визначити середньоарифметичне значення лінійної усадки розглянутого розміру.

Крім виготовлення проб-зразків і їх вимірювання двухточеч-ним інструментом використовують установки, в яких записують зміна довжини проби-зразка. Для кольорових сплавів розробити конструкцію тан ГОСТ 16817-71 (рис. 1.16), відповідно до якого відливу-ється проба в суху піщану або металеву (полукокіль-ву) форму. Проба являє собою призматичний зразок перетином 25x25 мм і довжиною 130 мм з виїмками з обох кінців. В результаті усадки або розширення зразок 5 переміщує по-ресувні стрижень 3 форми, що фіксується стрілочним інді-індикатором 2 Запис свідчень після заливки дозволяє отримати характерну криву (рис. 1.17).

Після заливки зразок починає збільшуватися від розміру мо-діли lм. потім його розмір в якийсь момент досягає максиму-ма, після цього відбувається зменшення розміру зразка. У визна-ділений момент зразок повертається в початковий стан, і починається процес власне усадки до довжини зразка l0. величина # 916; lпр названа предусадочного розширенням, яке є характерним для всіх сплавів. Найбільш загальною причи-ною слід назвати термічне розширення форми, особливо си-рій піщано-глинистої. Крім того, як уже вище було відзначено-но, предусадочного розширення зразків з чавунів з графітом пов'язано з розширенням при за-твердеваніі і постевтектіческім розширенням. Нарешті, пе-дочно розширення в деяких випадках пов'язане з газонасиченості сплаву і виділенням газів при затвердінні.

Мал. 1.16. Схема форми для визначення лінійної усадки кольорових сплавів

по ГОСТ 16817-71:

1 - корпус; 2 - індикатор; 3 - рухливий стрижень; 4 - формувальнасуміш; 5 - зразок;

6 - нерухомий стрижень

Мал. 1.17. Крива усадки з предусадочного розширенням

З урахуванням предусадочного розширення та інших факторів ( «рас-відштовхування» моделі при її виїмці, «подути» під дією давши-лення рідкого металу, освіту шорсткості) лінійна усадка виливки в сиру піщано-глинистий форму може бути негативною величиною, тобто розмір виливка виявляється біль-ше розміру моделі.

Приймемо, що лінійна усадка сплаву дорівнює 1,0%, «подути» виливки разом з «розштовхування» моделі # 916; lп = 0,2 мм, шорстк-ватость Rz = 0,2 мм. Тоді лінійна усадка виливки складе

Знак «-» відноситься до охоплення ваемого формою розмірами виливка, а «+» - до охоплює фор-му розмірами виливка.

За рівняння (13) построе-ни залежно лінійної усадки виливки від номінального значен-ня її розміру lo (рис. 1.18).

Лінійна процентна усадка сплаву не залежить від номінальної-ного розміру і становить в рас-сматрівать випадку 1,0%. Лі-лінійного ж усадка виливків ока-ни опиняються залежною від номінальної-ного значення розміру. Для охва-розроблюваних формою розмірів ли-лінійного усадка виливки = 0 при lo = 80 мм, при менших розмірах <0 (отрицательна), поэтому для размеров отливки, меньших 80 мм, размер модели необходи-мо делать меньше размера отливки. Для охватывающих форму раз-меров отливки ее линейная усадка всегда больше линейной усад-ки сплава (при размере lo = 80 мм она больше ее в два раза).

Мал. 1.18. залежності лінійної

усадки для розмірів виливки,

охоплених формою (1) і

охоплюють форму (2)

Слід звернути увагу на шорсткість. При вимірюванні розміру контактним інструментом шорсткість завжди входить в розмір. Тому при визначенні розміру виливки на кресленні її (шорсткість) необхідно включати до його складу. Особливо це важливо для розмірів необроблюваних виливків, так як в припуск на механічну обробку шорсткість включена. Крім того, шорсткість неминуче збільшує масу виливка. Тому важ-ним показником якості є чистота поверхні виливка.

При проектуванні модельно-стрижневий оснащення лінійну усадку виливки враховують двома способами в залежності від се-рійності виробництва і, отже, від матеріалу оснастки.

Перший спосіб використовують в індивідуальному і мелкосе-рійное виробництві, коли застосовують дерев'яні моделі. Ін-женеро-технолог призначає однакову середню лінійну посадив-ку виливки на все її розміри у відсотках (наприклад, 1,0%). Мо-дельщік перед виготовленням моделі викреслює на аркуші фа-нери креслення виливки з використанням усадочних металеві-ких лінійок з заданим відсотком лінійної усадки. Инструмен-фундаментальні заводи виготовляють металеві лінійки (метри) з урахуванням лінійної усадки від 0,5 до 2,5% через кожні 0,25%. Каж-дое розподіл усадочною лінійки більше нормального розподілу на вказаний відсоток усадки. Так, усадковий метр з 1,5% усадки має 1000 розподілів із загальною довжиною 1015 мм. Потім при виготов-лення оснащення модельщик кожен розмір бере зі зробленого креслення, і, таким чином, розмір моделі виходить більше раз-міра виливки на величину заданої лінійної усадки виливки.

Другий спосіб використовують у великосерійному і масовому виробництві, коли необхідно і доцільно застосовувати ме-левих або пластмасові моделі. У цьому випадку робиться креслення моделі, особливістю якого є роздрібненість раз-мерів моделі, так як вони повинні бути подані з урахуванням лінійної усадки виливки. Мається на увазі, що різні розміри можуть мати неоднакову усадку в різних напрямках. При цьому зменшується-ється маса виливків і досягається економія металу.