ВЫТВОРЧАСЦЬ АДЛІВАК З СПЛАВАЎ КОЛЕРНЫХ МЕТАЛАЎ
§ 42. Сплавы на меднай аснове
Па хімічным саставе медныя сплавы дзеляцца на бронзы і латуні.
Бронзы. Іх можна падзяліць на дзве асноўныя групы: алавяныя, у якіх асноўным дадаткам (легіруючым элементам) з'яўляецца волава, і безалавяныя з асноўным дадаткам у выглядзе алюмінія, жалеза, марганцу, нікеля і інш. У алавяныя бронзы, акрамя волава, уводзяцца цынк, свінец і часам нікель. Асноўная перавага бронзаў складаецца ў тым, што яны маюць высокую ўстойлівасць супраць уздзеяння атмасферы і агрэсіўных асяроддзяў, а таксама нізкі каэфіцыент трэння; таму бронзавыя дэталі добра працуюць ва ўмовах карозіі і трэнні.
Для асоба адказных адлівак ужываюцца бронзы марак БрОЦ1О-2, БрОФ1О-1 і некаторыя іншыя, якія выплаўляюцца з чыстых зыходных матэрыялаў.
Бронза БрОЦ1О-2 мае падвышаную мяжу трываласці пры расцяжэнні 20 - 25 кг/мм² (200 - 250 Мпа) і ўжываецца для моцна нагружаных адлівак і арматуры высокага ціску. Бронза БрОФ1О-1, утрымоўвальная акрамя 9 - 11% волава прыкладна 1% фосфару, адрозніваецца высокай зносаўстойлівасцю і ўжываецца для падшыпнікаў, чарвячных колаў і т. д. У прамысловасці таксама выкарыстоўваюцца другасныя бронзы, званыя пашпартнымі. Гэтыя бронзы атрымліваюцца пераплавам адходаў адпаведнага складу на спецыялізаваных заводах.
Алавяныя бронзы марак БрОЦС 5-5-5 і БрОЦС 6-6-3 ужываюцца для выраба антыфрыкцыйных дэталяў, якія працуюць ва ўмовах трэння. З бронзы БрОЦСН 3-7-5-1 вырабляюць арматуру для марской і прэснай вады, а таксама для пары.
(У пазначэннях марак прыняты ўмоўныя скарачэнні: Бр - бронза; ОЦС і ОЦСН - склад бронзы: волава, цынк, свінец і нікель; першая лічба паказвае сярэдняе ўтрыманне волава, другая - цынку, трэцяя - свінцу, чацвёртая - нікеля).
Алавяную бронзу з прычыны высокага кошту волава замяняюць іншымі сплавамі, у склад якіх уваходзяць таннейшыя элементы. Большасць безалавяных бронзаў з'яўляецца сплавам медзі з алюмініем і некаторымі іншымі элементамі.
Жалеза спрыяе драбненню структуры, павялічвае мяжу трываласці і цвёрдасць сплава; марганец павялічвае не толькі трывальныя, але і антыкаразійныя ўласцівасці сплава; нікель паляпшае антыфрыкцыйныя, антыкаразійныя і механічныя ўласцівасці. Пры ўтрыманні свінцу да 1 - 1,5% паляпшаюцца обрабатываемость рэзаннем і антыфрыкцыйныя ўласцівасці.
Безалавяныя бронзы марак Брамц 9-2 і Бражмц 10-3-1,5, маюць больш высокія паказчыкі механічных уласцівасцяў, чым алавяныя, і цалкам замяняюць іх у эксплуатацыі.
Бронза БРАЖН 10-4-4 адрозніваецца не толькі вялікай трываласцю, але і цеплатрываласцю, т. е. здольнасцю працаваць пры падвышаных тэмпературах. Яна прымяняецца для вырабу дэталей, якія працуюць ва ўмовах значнай карозіі і эрозіі. Высокай трываласцю, каразійнай устойлівасцю і добрымі антыфрыкцыйнымі ўласцівасцямі валодае берыліевая бронза Бр2; пасля ўмацавання і загартоўкі мае мяжу трываласці пры расцяжэнні да 140 кг/мм² (1372 Мпа).
Латуні. Латуні падзяляюцца на простыя і складаныя (спецыяльныя).
Для вытворчасці фасоннага ліцця ўжываюць толькі складаныя латуні, у якіх, акрамя медзі і цынку, утрымоўваецца ў вызначаных колькасцях алюміній, крэмній, марганец, свінец, волава і адпаведна гэтаму адрозніваюць латуні алюмініевыя (ЛА67-2,5), крамістыя (ЛК80-3) , алюмініева-жалеза-марганцавыя (ЛАЖМц 66-6-3-2) і інш. Пералічаныя элементы паляпшаюць механічныя, фізічныя і хімічныя ўласцівасці латуні. Пры уводзінах у сплаў алюмінія павялічваецца трываласць і каразійная ўстойлівасць латуні; з такой латуні адліваюцца каразійнатрывалыя дэталі, якія ўжываюцца ў марскім і агульным машынабудаванні.
Крэмній павялічвае механічныя ўласцівасці сплава і надае яму добрую вадкацякучасць, што забяспечвае добрае запаўненне формы і атрыманне шчыльных адлівак складанай канфігурацыі. Дадатак у крэмністую латунь свінцу надае сплаву добрыя антыфрыкцыйныя ўласцівасці. З крамяністай латуні вырабляюць адліўкі для арматуры і суднавых дэталяў, якія працуюць у марской вадзе, а з крамяніста-свінцовай латуні - падшыпнікі, утулкі, сальнікі.
Марганцавыя латуні маюць высокія механічныя ўласцівасці, значную каразійную ўстойлівасць і захоўваюць трываласць пры падвышаных тэмпературах. З марганцовай латуні вырабляюць адліўкі для дэталяў, якія працуюць з вялікай нагрузкай: масіўныя чарвячныя шрубы, гайкі націскных шруб і т. і.
§ 43. Сплавы лёгкіх металаў
Алюмініевыя сплавы.Для паляпшэння механічных уласцівасцяў большасць алюмініевых адлівак падвяргаецца тэрмічнай апрацоўцы.
Алюмініева-крамяністыя сплавы, якія змяшчаюць больш за 5% крэмнія, носяць агульную назву сілумінаў. Да гэтай групы сплаваў адносяцца сплавы марак АЛ2, АЛ4, АЛ8, АЛ9 і АЛ9В.
Для падвышэння трываласці ў гэтыя сплавы (за выключэннем сплава АЛ2) уводзіцца невялікая колькасць магнію, што надае ім здольнасць да тэрмічнай апрацоўкі. Алюмініева-магніевыя сплавы, якія прымяняюцца ў прамысловасці, утрымліваюць да 12% магнію. Гэтыя сплавы валодаюць высокай трываласцю, але ў параўнанні з алюмініева-крамянёвымі сплавамі маюць значна ніжэйшую вадкацякучасць.
У сплаве АЛ8 змяшчаецца 9,5 - 11,5% магнію, а ў сплаве АЛ13 - 4,5 - 5,5% магнію. Сплаў АЛ8 пасля загартоўкі набывае высокія механічныя ўласцівасці: мяжа трываласці вышэй за 28 кг/мм² (274 Мпа) і адноснае падаўжэнне больш за 9%. Новыя алюмініева-магніевыя сплавы, якія змяшчаюць нязначную колькасць берылію, тытана, цырконія, пасля загартоўкі маюць мяжу трываласці пры расцяжэнні не менш за 35 кг/мм² (343 Мпа), адноснае падаўжэнне 15% і значную каразійную ўстойлівасць.
Алюмініевыя сплавы марак АЛ7, АЛ7В і АЛ12 (выплаўляюцца з другасных сплаваў) утрымоўваюць 3 - 5% медзі (сплавы АЛ7 і АЛ7В) і 9 - 11% медзі (сплаў АЛ12). Гэтыя сплавы падвяргаюцца тэрмічнай апрацоўцы, што значна паляпшае іх механічныя ўласцівасці.
Алюмініева-медна-крамяністыя сплавы марак АЛЗ, АЛЗВ, АЛ5, АЛ6, АЛ10В, АЛ14В і АЛ15В утрымоўваюць 3 - 8% крэмнія і 1,0 - 5% медзі.
Да алюмініевых сплаваў рознага складу ставяцца сплавы марак АЛ1, АЛ11, АЛ16В, АЛ17В, АЛ18В, якія змяшчаюць крэмній, нікель, цынк ці жалеза.
Магніевыя сплавы. Сплавы магнію з крэмніем, марганцам, алюмініем, цынкам і некаторымі іншымі элементамі маюць шырокае ўжыванне ў прыборабудаўнічай, авіяцыйнай і іншых галінах машынабудавання.
Сплавы МЛ5 і МЛ6 валодаюць добрымі ліцейнымі ўласцівасцямі і ўжываюцца для выраба дэталяў з заліваннем у пяшчаныя і металічныя формы.
Сплавы МЛ5 і МЛ6 падвяргаюцца ўмацавальнай тэрмічнай апрацоўцы - працягламу адпалу (гамагенізацыі) і старэнню, дзякуючы чаму мяжа іх трываласці пры расцяжэнні значна ўзрастае.
Цынкавыя сплавы. Сплавы цынку з алюмініем і меддзю шырока ўжываюцца як заменнікі алавяных бронзаў для выраба розных дэталяў, якія працуюць ва ўмове трэння (утулкі, укладышы). Для гэтых дэталяў найболей часта ўжываюць сплаў ЦАМ10-5, у якім утрымоўваюцца ў сярэднім 10% алюмінія і 5% медзі, астатняе - цынк. Для ліцця пад ціскам ужываюць сплаў, які змяшчае 3,5 - 5% алюмінія і 0,6 - 4% медзі, астатняе - цынк.
Галоўныя перавагі цынкавых сплаваў: добрыя ліцейныя ўласцівасці, лёгкаплаўкасць і параўнальна нізкі кошт.
Тытанавыя ліцейныя сплавы.Тытанавыя сплавы - высакаякасныя канструкцыйныя матэрыялы; валодаюць высокай удзельнай трываласцю, каразійнай устойлівасцю, здавальняючымі тэхналагічнымі ўласцівасцямі: падвяргаюцца ліццю, апрацоўцы ціскам, зварцы і механічнай апрацоўцы. Недахопы тытанавых сплаваў: высокая тэмпература плаўлення і акісляльнасць пры нагрэве.
У машынабудаванні ўжываюць вялікую колькасць тытанавых сплаваў, якія змяшчаюць Аl, Сr і інш.
Сплаў ВТЗ-1 (4 - 6,2% Аl, 1,5 - 2,5% Сr; астатняе - Тi) мае пры 20°З мяжа трываласці пры расцяжэнні 95 - 120 кг/мм² (950 - 1200 Мпа), адноснае падаўжэнне 10 - 16%, валодае высокай устойлівасцю да раствораў кіслот. Прыкладам эфектыўнасці ўжывання тытанавых сплаваў можа быць наступнае: дэталі для помпы перапампоўкі раствораў сернай і азотнай кіслот, вырабленыя з тытанавага сплава ВТ3-1, маюць у некалькі разоў вялікую ўстойлівасць, чым дэталі з нержавелай сталі.
Для атрымання адлівак расплаўлены тытанавы сплаў заліваюць у бронзавыя, керамічныя або графітавыя формы; апошнія пакрываюць гарнісажам, каб пазбегнуць насычэння металу вугляродам.
Тытанавыя сплавы выкарыстоўваюць для вытворчасці адлівак у ракетабудаванні, электратэхнічнай, хімічнай, металургічнай прамысловасці, у ядзернай тэхніцы і выглядзе літнікаў, прыбыткаў, шлюбу, скрапа, стружкі; розныя лігатуры - сплавы двух або некалькіх элементаў, у якіх тэмпература плаўлення ніжэй тэмпературы плаўлення тугаплаўкіх элементаў, якія ўваходзяць у дадзены сплаў.
Якая знаходзіцца ў печы шыхта падчас расплаўлення ўзаемадзейнічае з атмасферай працоўнай прасторы печы, футроўкі і флюс. У выніку гэтага адбываюцца акісленне элементаў, якія ўваходзяць у склад шыхты, аднаўленне вокіслаў гэтых элементаў і пераход іх у расплаўлены сплаў ці ў дзындра і т. п. Таму сплаў перад разліваннем павінен быць падвергнуты раскісленню, рафінаванню і мадыфікаванню.
Раскісленнем сплава называецца працэс аднаўлення вокіслаў, якія знаходзяцца ў вадкім сплаве, з дапамогай актыўных рэчываў-раскісляльнікаў, здольных адымаць кісларод у вокіслаў. Раскісляльнікі для медных сплаваў падзяляюцца на дзве групы: адны раскісляльнікі, знаходзячыся на паверхні сплава, не раствараюцца ў ім, іншыя раствараюцца ў вадкім метале і дзейнічаюць усярэдзіне сплава. Да ліку паверхневых раскісляльнікаў адносіцца карбід кальцыя, барыд магнію, вуглярод і вадкая борная дзындра. Да растваральных раскісляльнікаў медных сплаваў ставяцца фосфар, цынк, марганец, крэмній, тытан, алюміній, свінец, кадмій, магній і інш.
Рафінаваннем называецца працэс ачысткі вадкага сплаву ад цвёрдых вокіслаў, часціц дзындры і газаў. Ачыстка можа вырабляцца адслойваннем вадкага сплава пры высокай тэмпературы, флотацией (вынасам неметалічных уключэнняў на паверхню вадкага сплава газамі, якія ўтвараюцца ў ванне) і флюсаваннем.
Больш эфектыўны спосаб рафінавання - флатацыя складаецца ў тым, што праз вадкі сплаў прадзьмухваюць нейтральныя газы або ўводзяць у сплаў розныя рэчывы, якія даюць пры ўзаемадзеянні са сплавам газападобныя прадукты. Трывальныя ўласцівасці медных сплаваў значна ўзрастаюць пры прадзьмуху азотам. Так, мяжа трываласці пры расцяжэнні латуні ЛК80-3 пасля прадзьмуху азотам павысіўся з 31 да 43,5 кг/мм² (310 - 435 Мпа) і адноснае падаўжэнне - з 12 да 19%.
Мадыфікаванне сплава (алюмініевых і магніевых) ужываюць з мэтай драбнення структуры і падвышэнні механічных уласцівасцяў сплава. У якасці мадыфікатараў ужываюць: пры ліцці з алюмініевых сплаваў сумесі соляў фторыстага натрыю (67 %) і хлорыстага натрыю (33%), а пры ліцці з магніевых сплаваў-мел, магнезіт і інш.
Пры плаўленні магнію і магніевых сплаваў у пазбяганне ўзгарання магнію ўжываюць розныя склады покрыўных флюс, якія прадстаўляюць у асноўным сумесі фторыстых і хлорысты соляў, і ўводзяць у склад сплаву ў нязначнай колькасці берылій, які ліквідуе гарэнне сплаву.
§ 45. Плавільныя печы
Для выплаўлення невялікіх колькасцяў медных сплаваў і лігатур ужываюць тыгельныя стацыянарныя або паваротныя печы. Пры выплаўленні вялікіх колькасцяў сплаваў ужываюць электрычныя і палымяныя печы.
Для плаўлення медных сплаваў найбольшае распаўсюджванне атрымалі дугавыя печы ўскоснага нагрэву тыпу ДМК. Электрычная дуга ў гэтых печах утворыцца паміж двума гарызантальнымі электродамі і знаходзіцца на некаторай адлегласці ад паверхні сплава, нагрэў якога адбываецца за кошт цяпла, які атрымліваецца як электрычнай дугой, так і распаленай паверхняй футроўкі.
Дугавая печ тыпу ДМК, якая складаецца з гарызантальнага сталёвага кажуха, футэраванага ўсярэдзіне дынасавай або шамотнай цэглай. На канцах кажуха ўмацаваныя два зубчастых вобада, прызначаныя для пампавання і павароту печы. У здымныя тарцовыя сценкі кажуха ўстаўлены два графітавых водаахаладжаных электрода. Паварот і калыханне печы ажыццяўляецца прывадным механізмам. Угар металу складае 1 - 4%.
Пасля выдалення з печы электродаў і засыпанні на дно печы двух-трох рыдлёвак сухога прокаленного драўнянага вугалю загружаюць шыхтавы матэрыялы. На дно печы змяшчаюць дробязь - літнікі, скрап і ў апошнюю чаргу буйныя кавалкі. Шыхта павінна загружацца на адлегласці не больш за на 50 мм ад электродаў. Пасля ўсталёўкі электродаў зачыняюць загрузную дзверцы і ўключаюць электрычную дугу. Па заканчэнні 20 - 30 мін для папярэджання мясцовага перагрэву сплаву і футроўкі ўключаецца рэверсіўны механізм калыхання,- што спрыяе хутчэйшаму расплаўленню шыхты з прычыны судотыку сплава з нагрэтай футроўкай. Акрамя таго, пры калыханні печы сплаў бесперапынна змешваецца. Далейшыя аперацыі вядуцца ў залежнасці ад маркі які выплаўляецца сплава ў звычайным парадку, т. е. сплаў раскісляюць, прысаджваюць лёгкаплаўкія дадаткі, рафінуюць, падаграваюць да патрабаванай тэмпературы і выпускаюць з печы. Такія печы будуюцца ёмістасцю ад 0,1 да 1,0 т; працягласць плаўлення 40-60 мін.
Індукцыйныя печы падзяляюцца на печы прамысловай частаты са сталёвым стрыжнем і высокачашчынныя.
Для плаўлення алюмініевых сплаваў вялікае распаўсюджванне маюць паваротныя тигельные печы, якія працуюць на нафце ці газе. Печ складаецца са сталёвага кажуха з футроўкай, унутр якога ўстаўляюць чыгунны тыгель, які шырокім фланцам прымацоўваецца да сталёвага кольца, што забяспечвае поўную ізаляцыю расплаўлянага сплава ад печкавых газаў. Печ усталявана з дапамогай цапфаў на зварную ці літую раму; паварот яе ажыццяўляецца штурвалам.
Фарсунку для спальвання паліва ўсталёўваюць так, каб струмень газаў ішоў па датычнай да бакавой паверхні тыгля. Прадукты згарання паліва абмываюць сценкі тигля і выходзяць праз парсюк у трубу.
|