Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Воронежской области
«ВОРОНЕЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»
Рассмотрено на заседании УТВЕРЖДАЮ
цикловой комиссии Зам. директора по УР
Протокол от ___________№____ ______________Т.И. Агафонова
ИНСТРУКЦИЯ
для практической работы №3
Определение дефектов стального литья
Дисциплина: Материаловедение
Специальность: 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
Разработал
Преподаватель: Сулимова Е.П.
Председатель
цикловой комиссии: Сулимова Е.П.
г. Воронеж, 2016
Тема работы: определение дефектов стального литья
Цели работы: ознакомиться с основными видами дефектов макро- и микроструктуры литья; научиться распознавать основные виды дефектов литья.
Теоретическое обоснование работы
Большая группа сплавов в машиностроении применяется в литом виде, не подвергаясь последующей обработке давлением. Для придания литым деталям высоких механических и технологических свойств необходимо создать такие условия плавки, разливки и охлаждения, при которых может быть получена удовлетворительная структура при отсутствии дефектов литья. К основным дефектам макроструктуры литого сплава относятся:
-усадочная раковина и рыхлота;
-неметаллические и экзогенные включения;
-дендридная и зональная ликвация;
-флокены;
-горячие и холодные трещины;
-пористость и газовые раковины;
-неслитины и др.
Усадочная раковина и рыхлота
При затвердевании сплав уменьшает свой объем. В первую очередь начинают затвердевать наружные области сплава, находящиеся в непосредственном контакте с поверхностью формы. Они образуют внешние очертания детали и служат базой для дальнейшего затвердевания металла. В результате затвердевания внутренних частей сплава его объем становится меньше, чем объем в жидком состоянии и образуются пустоты в центральной части слитка. Обычно усадочная рыхлота, состоящая из большого числа мелких усадочных раковин, окружает основную усадочную раковину (рисунок 1). При разливке стали борьба с усадкой затруднительна. Но можно уменьшить ее объем, если правильно задать конфигурацию и размеры формы. При производстве фасонных отливок обязательным требованием является отсутствие усадочной раковины и рыхлоты. Это обычно достигается путем установки в форму прибылей, в которых локализуется данная раковина и которые при дальнейшей обработке детали удаляются отрезкой.
[pic]
Рисунок 1
На рисунке 2 показан участок отливки с остатками усадочной раковины, что является недопустимым дефектом.
[pic]
Рисунок 2
Пористость
Газы в процессе плавки обязательно проникают в жидкий металл из атмосферы; продуктов горения; как продукт химических процессов, происходящих в процессе литья. При соблюдении технологии заливки металла они должны выделяться при охлаждении системы. Но часто растворенные газы запираются в застывшем металле и образуют газовые раковины, пузыри и пористость (рисунок 3).
[pic]
Рисунок 3
Наибольший вред приносят такие газы как водород и оксид углерода СО.
Для уменьшения содержания газов в сплавах проводятся различные мероприятия. Примерами служат применение сухой шихты, просушиванием форм и печи перед плавкой, продувкой сплавов инертными газами, не поглощаемыми металлом, использованием технологии литья под давлением, замедленным охлаждением после заливки в форму (такой метод можно использовать только для сплавов, не склонных к перегреву).
Экзогенные (внешние) включения
В процессе литья шлак, песок и металл находятся в непосредственном контакте. Если плавка ведется недостаточно тщательно, шлак попадает в металл и ослабляет его прочность. Шлаковые включения могут достигать значительных размеров.
Причины появления: недостаточное качество применяемых земельных форм, неудовлетворительная конструкция литниковой системы и пр.
Примеры экзогенных включений приведены на рисунке 4.
[pic] [pic]
Рисунок 4
Дендридная ликвация (неоднородность)
Многие металлы в обычных условиях кристаллизуются в виде дендридов (древовидных кристаллов). Размеры и расположение дендридов определяется условиями охлаждения, конструкцией формы. Чем выше скорость охлаждения, тем более ярко выраженная дендридная ликвация наблюдается в структуре сплава.
Оси дендридов имеют более чистый химический состав, чем междуосные пространства, которые застывают в последнюю очередь. Поэтому данный дефект способствует анизотропии механических свойств детали и может спровоцировать поломку.
Небольшая дендридная ликвация устраняется при последующей обработке давлением.
Пример дендридной ликвации приведен на рисунке 5.
[pic]
Рисунок 5
Зональная ликвация
В сплавах наблюдается неоднородность по содержанию входящих в них элементов. Это особенно опасно в отношении вредных примесей (серы и фосфора).
Ликвация объясняется склонностью некоторых элементов распределяться в сплавах неравномерно вследствие слишком большого температурного интервала кристаллизации, разности в плотности и других причин. Неравномерность распределения усиливается при определенных условиях, устранение которых способствует снижению этого явления. Основным методом борьбы с ликвацией является изменение условий охлаждения. Ускоренное охлаждение, перемешивание сплава перед разливкой и добавка специальных тугоплавких элементов способствует уменьшению зональной ликвации. Пример зональной ликвации приведен на рисунке 6.
[pic]
Рисунок 6
Трещины
Эти дефекты возникают в металле при нарушении условий кристаллизации, из-за несовершенства конструкции литейной модели, нарушений технологической дисциплины.
Они возникают в случае, когда усадочные, термические и структурные напряжения превышают предел прочности данного металла. Примеры литейных трещин приведены на рисунках 7 и 7 а.
[pic] [pic]
Рисунок 7
[pic]
Рисунок 7 а
Трещины являются неисправимым браком.
Дефекты, обусловленные нарушениями технологии литья
Неслитины
[pic]
Рисунок 8
Краевой отслой (двойной налив)
[pic]
Рисунок 9
Избыточное количество неметаллических включений
[pic]
Рисунок 10
Флокены
Это белые пятна в изломе, сопровождающиеся мелкими трещинами. Эти трещины (флокены) образуются вследствие присутствия в стали водорода. Водород при Т=200º С и выше создает сильное давление в твердом металле и приводит к трещинообразованию. Это неисправимый брак. Наиболее подвержены флокенообразованию хромоникелевые стали. Примеры флокенов указаны на рисунке 11.
[pic]
Рисунок 11
Порядок выполнения работы
1.Записать тему и цель работы в тетрадь;
2.ознакомиться с теоретическим обоснованием работы и ответить письменно на контрольные вопросы;
3.выполнить предложенные ниже задания;
4.заполнить таблицу приложения А;
5.дать характеристику дефекта, представленного в задании 2.
Список использованных источников:
1. Материаловедение и технология металлов: Учебник / Г.П. Фетисов, Ф.А. Гарифуллин. – М.: Издательство Оникс, 2007;
2.ГОСТ 977-88 Отливки стальные. Общие технические условия;
3.ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры.
Контрольные вопросы:
1.Какие дефекты микроструктуры Вы знаете?
2.Какие из этих дефектов относятся к неисправимому браку?
3.Что представляет собой ликвация сплава и на какие виды она делится?
Задание 1
Классифицировать дефекты литья;
изобразить их в тетради с указанием названия и причины появления.
№1
[pic]
№2
[pic]
№3
[pic]
№4
[pic]
№5
[pic]
Задание №2
Определить характер дефекта литья
[pic]
Приложение А
