“ехнологи€

–азработка модели технологического процесса получени€ ребристых труб и ее апробаци€



                                 —ќƒ≈–∆јЌ»≈

  в¬≈ƒ≈Ќ»≈ 5

1. јЌјЋ»« » “≈Ќƒ≈Ќ÷»» –ј«¬»“»я Ћ»“№я “≈ѕЋќЁЌ≈–√≈“»„≈— ќ√ќ ќЅќ–”ƒќ¬јЌ»я  6

2. –ј«–јЅќ“ ј “≈’ЌќЋќ√»„≈— ќ√ќ ѕ–ќ÷≈——ј »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » “≈ѕЋќќЅћ≈ЌЌ» ј
  10

  2.1. јЌјЋ»« «ј ј«ј  10

  2.2. јЌјЋ»« “≈’ЌќЋќ√»„Ќќ—“»  ќЌ—“–” ÷»» Ћ»“ќ… ƒ≈“јЋ» » ¬џЅќ– —ѕќ—ќЅј
      »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ »   11

  2.3. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ѕќЋќ∆≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » ¬ ‘ќ–ћ≈ ѕ–» «јЋ»¬ ≈     15

  2.4. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ”„ј—“ ќ¬ ѕќ¬≈–’Ќќ—“» ќ“Ћ»¬ », ¬џѕќЋЌя≈ћџ’ —“≈–∆Ќяћ»  17

  2.5. ¬џЅќ– ћј“≈–»јЋј ƒЋя »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ћќƒ≈Ћ№Ќќ√ќ  ќћѕЋ≈ “ј 17

  2.6.  ќЌ—“–” ÷»я » –ј«ћ≈–џ ћќƒ≈Ћ№Ќџ’  ќћѕЋ≈ “ќ¬ 20

  2.7. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ –ј«ћ≈–ќ¬ »  ќЌ—“–” ÷»» ќѕќ     21

  2.8. ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»≈ » –ј—„≈“ Ћ»“Ќ» ќ¬ќ-ѕ»“јёў≈… —»—“≈ћџ    21

  2.9. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “≈ћѕ≈–ј“”–џ –ј—ѕЋј¬ј ѕ–» «јЋ»¬ ≈ ¬ ‘ќ–ћ”  23

  2.10. ѕ–ќƒќЋ∆»“≈Ћ№Ќќ—“№ ќ’Ћј∆ƒ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ќ  ¬ ‘ќ–ћ≈    23

  2.11. ‘ќ–ћќ¬ќ„Ќџ≈ » —“≈–∆Ќ≈¬џ≈ —ћ≈—» 25

  2.12. ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ ѕ–» –ј«–јЅќ“ ≈ “≈’ЌќЋќ√»» ѕќЋ”„≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » 26

3. “≈’ЌќЋќ√»„≈— »… ѕ–ќ÷≈—— –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ »   27

  3.1. ќ—ќЅ≈ЌЌќ—“» ¬џѕќЋЌ≈Ќ»я –”„Ќџ’ ќѕ≈–ј÷»…     27
    3.1.1. ќЅў»≈ “–≈Ѕќ¬јЌ»я   –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ ≈     27
    3.1.2. ќ—Ќќ¬Ќџ≈ ќѕ≈–ј÷»»     27

  3.2. ѕќƒ√ќ“ќ¬ ј Ћ»“≈…Ќќ… ќ—Ќј—“ »    30

  3.3. ”ѕЋќ“Ќ≈Ќ»≈ —ћ≈—» ¬ ќѕќ ≈  31

  3.4. »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ —“≈–∆Ќ≈…     32

  3.5. —”Ў ј —“≈–∆Ќ≈… 32

4. јЌјЋ»« Ѕ–ј ј ѕќЋ”„≈ЌЌџ’ ќѕџ“Ќџ’ ќ“Ћ»¬ќ   » ѕ”“» ≈√ќ ”—“–јЌ≈Ќ»я  34

5. ѕќ—“–ќ≈Ќ»≈ ѕ–»ЅЋ»∆≈ЌЌќ… ћј“≈ћј“»„≈— ќ… ћќƒ≈Ћ» — ќ–ќ—“» «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я
  ќ“Ћ»¬ »  40

  5.1. ќ—Ќќ¬џ “≈–ћќ »Ќ≈“»„≈— ќ… “≈ќ–»»  –»—“јЋЋ»«ј÷»»   40

  5.2. –ј—„≈“ «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я 44

  5.3. ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ 47

6. √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№  „”√”Ќќ¬   48

  6.1. –ј«Ќќ¬»ƒЌќ—“» Ќј–”Ў≈Ќ»… ѕЋќ“Ќќ—“» —≈–ќ√ќ „”√”Ќј  48
    6.1.1. ћ» –ќѕќ–»—“ќ—“№  48
    6.1.2. ћј –ќѕќ–»—“ќ—“№  51
    6.1.3. √–”Ѕјя ƒ≈‘≈ “Ќјя ѕќ–»—“ќ—“№ 53

  6.2. ‘»«»„≈— јя ’ј–ј “≈–»—“» ј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» —≈–џ’ „”√”Ќќ¬ 54

7. ћ≈“ќƒ» » ѕ–ќ¬≈ƒ≈Ќ»я Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“ќ¬   61

  7.1. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј      61
    7.1.1. –ј«–јЅќ“ ј —ѕќ—ќЅј » ћ≈“ќƒ» » ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј
    61
    7.1.2.  ќЌ—“–” ÷»я √≈–ћ≈“ќћ≈“–ј ƒЋя ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј
    64

  7.2. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» „”√”Ќј    66
    7.2.1. “¬≈–ƒќ—“№  ј  ’ј–ј “≈–»—“» ј —¬ќ…—“¬ ћј“≈–»јЋќ¬   66
    7.2.2. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» ћ≈“јЋЋќ¬ ћ≈“ќƒќћ Ѕ–»Ќ≈ЋЋя   66
    7.2.3. ѕќ–яƒќ  –јЅќ“џ Ќј ѕќЋ”ј¬“ќћј“»„≈— ќћ ѕ–»Ѕќ–≈ 2109 “Ѕ   67

  7.3. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћј –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬    69
    7.3.1. ћј –ќјЌјЋ»« —“–ќ≈Ќ»я ћ≈“јЋЋќ¬    69
    7.3.2. ћј –ќјЌјЋ»« »«Ћќћј ћ≈“јЋЋј  70

  7.4. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬    70
    7.4.1. ћ» –ќ—“–” “”–ј „”√”Ќј 70
    7.4.2. ћ» –ќјЌјЋ»« ћ≈“јЋЋќ¬  72
    7.4.3. ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќЎЋ»‘ќ¬   72
    7.4.4. »«”„≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ     73
    7.4.5.  ќЋ»„≈—“¬≈ЌЌјя ћ≈“јЋЋќ√–ј‘»я     74

8. ќЅ–јЅќ“ ј » јЌјЋ»« –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»…    76

  8.1. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ќѕ“»ћјЋ№Ќџ’ –ј«ћ≈–ќ¬ ќЅ–ј«÷ј ƒЋя »—ѕџ“јЌ»… Ќј
      √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№    76

  8.2. »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ¬Ћ»яЌ»я ’»ћ»„≈— ќ√ќ —ќ—“ј¬ј » —“–” “”–џ Ќј
      √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ „”√”Ќј   80
    8.2.1. ћј –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј    83
    8.2.2. ћ» –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј    89
    8.2.3. ¬Ћ»яЌ»≈ —”–№ћџ Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ „”√”Ќј 89

  8.3. ћ≈’јЌ»„≈— »≈ —¬ќ…—“¬ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј 98

9. ќ’–јЌј “–”ƒј  102

  9.1. јЌјЋ»« ¬ќ«ћќ∆Ќџ’ ќѕј—Ќџ’ »  ¬–≈ƒЌџ’  ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬≈ЌЌџ’  ‘ј “ќ–ќ¬ ѕ–»
      –јЅќ“≈ ¬ Ћ»“≈…Ќќ… ЋјЅќ–ј“ќ–»»     102

  9.2. ћ≈–ќѕ–»я“»я, Ќјѕ–ј¬Ћ≈ЌЌџ≈  Ќј  ”—“–јЌ≈Ќ»≈  »  —Ќ»∆≈Ќ»≈  ¬џя¬Ћ≈ЌЌџ’
      ќѕј—Ќџ’ » ¬–≈ƒЌџ’ ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬≈ЌЌџ’ ‘ј “ќ–ќ¬  103

  9.3. Ё ќЋќ√»„≈— »≈ ѕ–ќЅЋ≈ћџ ќ“¬јЋќ¬ Ћ»“≈…Ќќ√ќ ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬ј 109

10. ¬џ¬ќƒџ  112

   Ћ»“≈–ј“”–ј    114

    ¬¬≈ƒ≈Ќ»≈

    –ациональное  использование  природных  ресурсов  и  энергии   €вл€етс€
важнейшей задачей  производства,  экономики  и  экологии.  ѕоэтому  создание
оборудовани€, позвол€ющего экономить  тепловую  энергию,  €вл€етс€  наиболее
актуальным.


    ¬ решении этой проблемы важна€ роль принадлежит литейному производству,
т.к.  литьем  получают   большинство   гидравлического   и   энергетического
оборудовани€. —реди  подобного  оборудовани€  особое  место  занимают  литые
теплообменники, конструкци€ которых  посто€нно  усовершенствуетс€,  позвол€€
более рационально  использовать  тепловую  энергию.  ƒругим  направлением  в
производстве теплообменников, €вл€етс€ их удешевление за счет  используемого
при их отливке сплава. т.к. к  подобным  отливкам  предъ€вл€ютс€  повышенные
требовани€ по герметичности, то их обычно изготавливают  из  стали,  цветных
сплавов или высокопрочного чугуна,  что  значительно  увеличивает  стоимость
этих  отливок.  ¬ыход  видитс€  в  использовании  серого  чугуна,  дл€  чего
необходимо найти способы улучшить его свойства.

    ¬  производстве  подобных   отливок   также   важна€   роль   отводитс€
математическому  моделированию,  которое  в  значительной  степени  упрощает
прогнозирование  процесса  формировани€  отливки,  структуры  металла  и,  в
конечном итоге, качества получаемой отливки.

1 јЌјЋ»« » “≈Ќƒ≈Ќ÷»» –ј«¬»“»я Ћ»“№я “≈ѕЋќЁЌ≈–√≈“»„≈— ќ√ќ ќЅќ–”ƒќ¬јЌ»я


    ѕроизводство   теплоэнергетического   оборудовани€   €вл€етс€    важной
экономической и экологической задачей.  Ёто определ€ет актуальность   задачи
повышени€  надежности  и  долговечности  работы  и  коэффициента   полезного
действи€  энергетического  оборудовани€,  в  том  числе  и  теплообменников.
Ќадежность   и   экономичность   работы    этих    агрегатов    определ€етс€
работоспособностью радиаторов -  узлов,  работающих  в  услови€х  повышенных
давлений и в агрессивной среде.

    “еплообменники  подраздел€ютс€  на  промышленные  и  бытовые.    ¬ыпуск
бытовых радиаторов впервые был  налажен  еще  в  40-х  годах  на  ћосковском
чугунолитейном заводе им.¬ойкова (–осси€). [1]. Ѕыли созданы различные  типы
радиаторов, разработаны технологии их производства.

    Ќа заводе им.¬ойкова проводились исследовани€ по  разработке  св€зующих
материалов дл€ стержневых смесей, примен€емых в производстве  радиаторов.  ¬
результате исследований был разработан безмасл€ный крепитель  Ѕ .  [2].  ƒл€
стержневых  смесей  был  предложен  также  безмасл€ный  крепитель   ќ,   дл€
изготовлени€  которого  использовались  остатки  производства  синтетических
жирных кислот, растворенных в уайт-спирите. [3].

    ќсобые требовани€ при литье радиаторов предъ€вл€ютс€ к металлу отливки.
—плав должен обладать:

  - прочностью,

  - износостойкостью,

  - коррозионной стойкостью,

  - герметичностью.

    “акими материалами обычно  служат  сталь,  чугун  и  некоторые  цветные
сплавы. ќднако, высока€ стоимость стали и цветных сплавов,  а  также  низкие
литейные  свойства  этих  сплавов  ограничивают  широкое  их  применение   в
качестве  материала   дл€   отливок   гидросистем   и   теплоэнергетического
оборудовани€. Ќаиболее широкое применение при  изготовлении  теплообменников
получил чугун, как более дешевый, доступный  и  хороший  литейный  материал.
[24]. ќдним из основных требований, предъ€вл€емых  к  чугуну,  €вл€етс€  его
герметичность.

    “ребовани€  по  герметичности  предъ€вл€ютс€  к  большинству   отливок,
работающих с жидкост€ми и газами под давлением. ѕри  наблюдении  за  работой
гидравлических  устройств,  работающих  под  давлением,   часто   приходитс€
наблюдать €влени€, противоречащие друг другу. “ак, в р€де случаев одни и  те
же материалы иногда  ведут  себ€  по-разному.   “о  по€вл€етс€  просачивание
жидкости при небольшом  давлении,  то  при  значительных  давлени€х  тот  же
материал   ведет   себ€   совершенно   по-другому   и   показывает   хорошую
герметичность. [24].

    √ерметичность  отливок  зависит  от  неплотного  строени€.    Ќеплотное
строение отливок вызывают макро- и микродефекты. ћакродефекты  -  усадочные,
песчаные,  шлаковые  раковины,  различного  рода  трещины,  спаи  и   другие
нарушени€ сплошности металла;  микродефекты  -  газова€  и  рассредоточенна€
усадочна€  пористость,  крупные  выделени€  графита,  дефекты,  св€занные  с
фазовыми  превращени€ми  материала  отливки  и  другие.  [8].  Ёти   дефекты
привод€т к браку отливок.

    — целью изучени€ герметичности чугунов  многими   исследовател€ми  были
проведены р€д  опытов,  которые  проливают  свет  на  природу  герметичности
чугунов.   √ерметичность  определ€ют   различными   способами:   минимальной
толщиной стенки, выдерживающей заданное давление, максимальным давлением  до
по€влени€ течи, расходом жидкости и газа через стенку  определенной  толщины
при  посто€нном  давлении,   поэтому   невозможно   сопоставить   результаты
отдельных исследователей.

    “ак, например, √.“амман и √.Ѕрейдемейер  предложили  метод  определени€
пористости  чугуна  крас€щими  веществами.  „угунные  кубические  образцы  с
длиной ребер  30  и  60  мм  помещали  в  свободное  пространство  стального
цилиндра с плотно пригнанным поршнем, заливались  водным  раствором  фуксина
или  зозина  и  с  помощью  пресса  в   течение   10-30   минут   подвергали
гидростатическому  давлению.  ѕо  количеству   красител€,   проникающего   в
образец, определ€лась пористость чугуна. [24].

    ¬   —Ўј   примен€етс€   электропневматический   метод   испытани€    на
герметичность. [8]. —корость  утечки  сжатого  воздуха  из  полости  отливки
контролируетс€  электрическими  датчиками.  ћетод  пригоден   дл€   проверки
различных  по  объему  образцов  при   различных   давлени€х   и   позвол€ет
качественно оценить  герметичность,  автоматизировать  процесс  испытани€  и
автоматически сортировать отливки по герметичности.

    √ерметомер, созданный в —анкт-ѕетербургском  политехническом  институте
(–осси€), основан  на  определении  количества  газа,  просочившегос€  через
стенку образца  за  определенное  врем€.  [8].  √ерметичность  определ€ют  с
достаточно высокой  точностью.  Ќедостаток  -  низка€  производительность  и
необходимость изготовлени€ специальных образцов.

    Ќа предпри€ти€х, выпускающих гидравлическую аппаратуру и  оборудование,
испытани€ на  герметичность  провод€т  на  специальных  стендах.     рабочей
полости издели€ в  течение  определенного  времени  под  давлением  (1.5-2.5
номинального) подводитс€  рабоча€  жидкость.  ѕо  величине  потери  давлени€
определ€етс€ герметичность рабочей полости. [8].

    ¬  ќдесском  политехническом  университете   проводились   исследовани€
герметичности серых  чугунов,  подверга€  образец,  вырезанный  из  отливки,
одностороннему давлению жидкости (газа). [9].

    –езультаты испытани€ серых чугунов разного состава иллюстрируют вли€ние
графитовой и усадочной пористости на характер  фильтрации  жидкости.  јнализ
показывает,  что  количество  просочившейс€   жидкости   и,   следовательно,
определивша€с€ при этом  величина  герметичности  завис€т  от  пористости  в
сплаве, а также от свойств металлической основы (фазовый  состав,  прочность
и пластичность материала). [8,9].

    »звестно, что величина и тип пористости, €вл€ющийс€ одним  из  основных
критериев  герметичности,  в  значительной  степени  завис€т   от   величины
интервала  кристаллизации.  [19].  ѕоэтому  большое   значение   приобретает
химический    состав    примен€емого    чугуна,    определ€ющий     интервал
кристаллизации. »сследованы зависимости пористости от  содержани€  в  чугуне
углерода  и  кремни€.  [19,  20,  21].  ”становлено,  что   при   увеличении
содержани€ углерода и кремни€ возрастают число пор и их размер.

    ”становлено, что герметичность чугунных отливок с пластинчатым графитом
зависит от количества и  размеров  включений  графита  в  структуре  чугуна.
[22]. √рафитовые включени€, сообща€сь между собой,  привод€т  к  образованию
УтранзитнойФ микропористости  из-за  сообщаемости  между  собой  зазоров  на
границах графит-матрица по сечению стенки  отливки,  что  приводит  к  браку
отливки по УтечиФ. ѕо этим зазорам  проникают  жидкости  и  газы  в  стенках
сосудов, работающих под давлением. [23].

    ”читыва€ все вышеизложенное, основными меропри€ти€ми, направленными  на
совершенствование технологии радиаторного лить€, должны быть;

создание технологичных конструкций;

повышение плотности серого чугуна и использование его взамен  высокопрочного
чугуна и стали;

дальнейшие исследовани€ по изучению герметичности различных сплавов;
    совершенствование системы заливки и питани€ отливки.


2 –ј«–јЅќ“ ј “≈’ЌќЋќ√»„≈— ќ√ќ ѕ–ќ÷≈——ј »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » “≈ѕЋќќЅћ≈ЌЌ» ј

    ѕри разработке  литейной  технологии  очень  важен  обоснованный  выбор
наиболее рациональных приемов, обеспечивающих  необходимые  эксплуатационные
свойства  литых   деталей   и   высокие   технико-экономические   показатели
производства: получение качественных отливок при минимальной  их  стоимости;
высока€  производительность;   экономи€  металла  в  результате   уменьшени€
припусков на обработку; экономи€ топлива, электроэнергии  и  вспомогательных
материалов; максимальное использование имеющегос€ оборудовани€ и оснастки.

    ѕроектирование технологического процесса изготовлени€ отливки  включает
разработку необходимой  технологической  документации:  чертежей,  расчетов,
технологических карт и др. ќбъем  технологической  документации  зависит  от
типа  производства  (единичное,  мелкосерийное,   серийное,   массовое).   ¬
услови€х  единичного  и  мелкосерийного  производства  все   технологические
указани€ нанос€т непосредственно на чертеж детали. ѕри серийном  и  массовом
производстве на основании  анализа   технический  условий  на  деталь  и  ее
конструкции, расчетов и справочных  данных  разрабатывают  чертеж   отливки,
чертежи моделей, стержневых €щиков, модельных плит и т.д.

    ѕравила  выполнени€  чертежей  элементов  литейной  формы   и   отливки
установлены √ќ—“ 2.423-73.


1 јЌјЋ»« «ј ј«ј

    ѕрежде чем приступить к проектированию технологии изготовлени€ отливки,
необходимо оценить  возможности  и  целесообразность  выполнени€  заказа  на
данном  предпри€тии,  руководству€сь  техническими  возможност€ми  различных
способов лить€, общими принципами классификации отливок  по  их  характерным
признакам,  сведени€м  о  мощности  подъемно-транспортных  средств,  наличии
необходимого технологического оборудовани€, опок, материалов и др [29].

    ƒеталь   теплообменник   (рис.2-1)   по    назначению    относитс€    к
особоответственным отливкам,  т.к.  работает  под  давлением  в  агрессивной
среде. ќтливка подвергаетс€ испытанию давлением 11 кгс/см2.

    ѕроизводство  отливок  единичное.  ќпытна€  парти€  составл€ет  34  шт.
ќтливка по массе  относитс€ к 1 группе  -  мелкие  отливки,  т.к.  ее  масса
составл€ет 34  кг.  ѕо  сложности  отливка  относитс€  к  2  группе  сложных
отливок.

[pic]


    –ис.2-1. “руба ребриста€

    »меющеес€ в расположении технологическое оборудование дает  возможность
отлить опытную партию отливок  в сырые песчано-глинистые  формы  при  ручном
способе изготовлени€ форм.


2 јЌјЋ»« “≈’ЌќЋќ√»„Ќќ—“»  ќЌ—“–” ÷»» Ћ»“ќ… ƒ≈“јЋ» » ¬џЅќ– —ѕќ—ќЅј
         »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ »

    “ехнологичной называют  такую  конструкцию  издели€  или  составных  ее
элементов  (деталей,  узлов,  механизмов),  котора€  обеспечивает   заданные
эксплуатационные  свойства  продукции  и  позвол€ет  при  данной  серийности
изготовл€ть  ее   с   наименьшими   затратами.   “ехнологична€   конструкци€
характеризуетс€  простотой  компоновки,  совершенством  форм.  ѕри   наличии
отклонений от указанных требований должен быть поставлен вопрос  о  внесении
в конструкцию детали необходимых изменений [29].

[pic]

                                      а

                                    [pic]

                                      б


    –ис.2-2. “ехнологи€: а) первый вариант,

                                б) второй вариант.

    ѕри выборе способа изготовлени€ отливки в первую очередь  принимают  во
внимание  результаты  предварительного  анализа  заказа  и   технологичности
детали. ѕри этом, как правило,  определ€ющим  фактором  €вл€етс€  серийность
производства, реже - технические требовани€, предъ€вл€емые  к  изделию,  что
вли€ет на стоимость формы и модельной оснастки. ¬  единичном,  мелкосерийном
и серийном производстве  отливки  изготавливают  обычно  литьем  в  песчаные
сырые формы.

    ќтливку теплообменник получаем литьем в песчано-глинистые сырые  формы.
—пособ формовки - ручна€.

     онструктивные   особенности   и   сложность   конфигурации   радиатора
обусловливают  некоторые  технологические  особенности  при   литье   данной
отливки в  песчано-глинистые  формы.  ќтличительной  особенностью  радиатора
€вл€етс€ конструкци€ поверхности  теплообмена.  “радиционные  круглые  ребра
заменены на квадратные, что позвол€ет  при  неизменных  габаритах  увеличить
площадь теплообмена почти  в  1.5  раза.  Ёто  потребовало  технологического
решени€, которое заключаетс€ в том, что разъем выбран по  диагонали  фланца.
Ёто обеспечивает направленный выход газов через  вентил€ционные  каналы  дл€
каждого ребра отливки (рис.2-2).



    “ак как отливка тонкостенна€, то возникает проблема проливаемости  всех
ребер при литье во влажную песчано-глинистую форму. — этой целью  в  верхней
полуформе  между   ребрами   устанавливаютс€   пенополистироловые   вставки,
соедин€ющие ребра между собой в их  верхней  части.  ѕосле  удалени€  модели
вставки остаютс€ в форме и  при  заливке  располагаютс€  так,  что  образуют
подпиточный канал между двум€ массивными фланцами (рис.2-3).

    Ёто  предотвращает  замерзание  металла  в   тонких   част€х   отливки.
ќбразующийс€   канал  также  улучшает  вентил€цию  полости  формы,  так  как
соединен с двум€ выпорами. √азы, образующиес€  во  врем€  заливки  вместе  с
продуктами деструкции пенополистироловых вставок удал€ютс€ по  этому  каналу
через выпора и наколы.

    ¬нутренн€€ полость  данной  отливки  формируетс€  прот€женным  стержнем
(отношение длины к диаметру составл€ет 11.7).  —тержень  изготавливаетс€  на
органических  св€зующих.   ¬   качестве   арматуры   примен€етс€   труба   с
отверсти€ми, обеспечивающими отвод газов в знаковые части (рис.2-3).

    ¬ св€зи с высоким рельефом и большой поверхностной площадью  модели  ее
прот€жка затруднена. ѕри прот€жке наблюдались  обрывы  формовочной  смеси  в
межреберном пространстве и массовые засоры полости формы. “ак  как  формовка
осуществл€етс€ ручным способом, то в результате  интенсивного  расталкивани€
происходит  износ  и  разрушение  модели.  ƒл€  снижени€  износа  модели   и
улучшени€  качества  формовки  применили  прот€жной  шаблон  и   специальное
подъемное резьбовое приспособление дл€ извлечени€ модели  из  формы  (рис.2-
4).

[pic]


      –ис.2-3. ‘орма в сборе



   1. ѕолуформа верха,
   2. ѕолуформа низа,
   3. Ќаращалка,
   4. Ўтырь центрирующий,
   5. Ўтырь направл€ющий,
   6. —трубцина,
   7. ѕолость формы,
   8. —тержень,
   9. јрматура,
  10. ѕенополистироловые  вкладыши,
  11. √азоотводные наколы,
  12. —то€к,
  13. ѕитатель,
  14. Ўлакоуловитель,
  15. ¬ыпор.
[pic]


    –ис.2-4. ”стройство дл€ прот€жки модели:

1. ќпока низа;
2. ћодель;
3. Ўаблон;
4. ”стройство прот€жки.

3 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ѕќЋќ∆≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » ¬ ‘ќ–ћ≈ ѕ–» «јЋ»¬ ≈

    ѕри определении  положени€  отливки  в  форме  нужно  руководствоватьс€
несколькими правилами, подтвержденными многолетней практикой [29].

   1. Ќаиболее  ответственные рабочие  части,  плоские  поверхности  большой
      прот€женности, места, подлежащие  механической  обработке,  нужно,  по
      возможности,  располагать внизу; в  крайнем случае -  вертикально  или
      наклонно. ѕри  вынужденном  расположении  обрабатываемых  поверхностей
      вверху нужно обеспечить такие услови€, при которых песчаные и  газовые
      раковины могли бы образоватьс€ только в удал€емых при обработке част€х
      отливки.

   2.  ‘ормы  дл€  отливок,  имеющих  конфигурацию  тел  вращени€   (гильзы,
      барабаны, шпиндели и др.) с  обрабатываемыми  наружными и  внутренними
      поверхност€ми,   лучше   заливать   в   вертикальном   положении   или
      центробежным способом. »ногда целесообразно формовку выполн€ть в одном
      положении,  а заливать форму в другом.

   3.  ƒл€  отливок,  имеющих  внутренние  полости,  образуемые   стержн€ми,
      выбранное положение  должно обеспечивать возможность проверки размеров
      полости формы при сборке, а также надежное крепление стержней.

   4. ƒл€ предупреждени€ недоливов тонкие стенки отливки следует располагать
      в нижней части полуформы, желательно вертикально или наклонно,  причем
      путь прохождени€ металла от литниковой системы до тонких стенок должен
      быть кратчайший.

   5. ќтливки из сплавов с большой усадкой располагать в положении,  удобном
      дл€ питани€ их металлом верхних или боковых отводных прибылей.

   6. ‘ормы дл€ станин, плит и других отливок с большим числом ребер  должны
      быть при заливке расположены так, чтобы имелась возможность  направить
      металл вдоль стержней и выступов формы.

    ¬ажным €вл€етс€ определение  оптимального  числа  отливок  в  форме.  ¬
услови€ единичного и мелкосерийного производства отливок в  песчаных  формах
желательно в форме размещать одну отливку.

    ¬ыбор поверхности разъема формы подчинен  выбору  положени€  формы  при
заливке.   ѕри   определении   поверхности    разъема    формы    необходимо
руководствоватьс€ следующими положени€ми:

    . форма и модель, по возможности, должны иметь одну поверхность разъема,
      желательно плоскую горизонтальную, удобную дл€ изготовлени€  и  сборки
      формы;

    . модель должна свободно извлекатьс€ из формы;

    . всю отливку, если позвол€ет еЄ конструкци€, нужно располагать в  одной
      (преимущественно в нижней) полуформе в цел€х исключени€ перекоса;

    . при формовке в парных опоках следует стремитьс€ к  тому,  чтобы  обща€
      высота формы была минимальной.

    ƒл€  повышени€  технологичности   получени€   данной   отливки   разъем
выбираетс€ по диагонали  фланца  (см.  рис.2-2).  ѕлоскость  разъема  модели
совпадает с плоскостью разъема формы, отливка  симметрично  располагаетс€  в
верхней и нижней полуформах (рис.2-2).


4 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ”„ј—“ ќ¬ ѕќ¬≈–’Ќќ—“» ќ“Ћ»¬ », ¬џѕќЋЌя≈ћџ’ —“≈–∆Ќяћ»

    ѕредварительно необходимо определить возможность выполнени€ отверстий в
процессе получени€ отливки и тех  частей  отливки,  которые  не  могут  быть
получены с помощью модели. „исло стержней, служащих дл€  оформлени€  полости
отливки, еЄ отдельных элементов и элементов литниковой системы, определ€ю  с
учетом серийности выпуска отливок. ¬ единичном и мелкосерийном  производстве
целесообразно получать отливки с использованием минимального числа  стержней
или вовсе без них [29].

    ѕри определении участков поверхности  отливки,  выполн€емых  стержн€ми,
нужно руководствоватьс€ следующими правилами.

   1. ќбеспечивать минимальные затраты на изготовление стержневых €щиков.

   2. ќбеспечивать удобную  установку  стержней  в  форму  и  контроль  всех
      размеров полостей в ней.

   3. √азоотводные каналы стержней должны иметь выходы в знаках, они  должны
      быть размещены так, чтобы исключить попадание в них жидкого металла.

   4. ќпорные поверхности стержней должны быть достаточными, чтобы исключить
      деформацию стержн€ под действием силы т€жести.

    “очность  фиксации  стержн€  в   форме   обеспечиваетс€   размерами   и
конфигурацией его знаковых частей, которые  назначают  по  √ќ—“  3212-92   с
учетом размеров стержн€, способа формовки и его положени€  в  форме  (рис.2-
2).

    ¬ данной отливке имеетс€ одна внутренн€€ полость  (сквозное  отверстие)
формируемое одним горизонтальным прот€женным стержнем.  —тержень  армирован.
јрматура служит каналами дл€ отвода газов в знаковые части (рис.2-2).


5 ¬џЅќ– ћј“≈–»јЋј ƒЋя »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ћќƒ≈Ћ№Ќќ√ќ  ќћѕЋ≈ “ј

    ќсновные виды оснастки, примен€емые при изготовлении литейных  форм  из
песчано-глинистых   смесей,   -   модели   и   стержневые   €щики,   которые
классифицируютс€ по следующим признакам:

    .  виду  материала  -  дерев€нные,  металлические,  деревометаллические,
      гипсовые, цементные, пластмассовые, пенополистироловые;

    . способу изготовлени€ форм и стержней - дл€ ручной и машинной формовки;

    . компоновке элементов - разъемные и неразъемные модели;

    . сложности - простые, средней сложности и сложные;

    . размерам модели:


                                      а


                                      б

    –ис.2-5. а) модель верха,

                б) модель верха и низа в сборе.

                . дл€ ручной формовки - мелкие (до 500  мм),  средние  (500-
                  5000 мм), крупные (более 5000 мм);

                . дл€ машинной формовки - мелкие (до 150 мм), средние  (150-
                  500 мм), крупные (более 500 мм);

    . конструктивному исполнению - объемные , пустотелые, скелетные модели и
      шаблоны;

    .  точности  изготовлени€  -  модельные   комплекты   (сколько   классов
      точности);

    . прочности - модели 1, 2 и 3 класса прочности.

    “ак как производство данной отливки единичное то  модель  и  стержневой
€щик изготавливаютс€ из дерева (основа - сосна, ребра  и  фланцы  -  береза,
стержневой €щик полностью сосна).


    ѕо способу формовки модель и €щик относ€тс€ к ручной формовке.


    –ис.2-6. —тержневой €щик

    ћодель разъемна€ (рис.2-5), стержневой €щик также разъемный (рис.2-6).

    ѕо сложности модель относитс€  к  группе  сложных,  стержневой  €щик  к
группе средних.

    ѕо размерам модель дл€ ручной формовки относитс€ к группе средних.

    ѕо конструктивному исполнению - объемна€.

     ласс точности модельного комплекта - 5 √ќ—“ 3212-85.

     ласс прочности модельного комплекта - 2.


6  ќЌ—“–” ÷»я » –ј«ћ≈–џ ћќƒ≈Ћ№Ќџ’  ќћѕЋ≈ “ќ¬

    ƒл€ определени€ конструктивных размеров модельных комплектов  в  первую
очередь необходимо установить припуски на механическую  обработку,  припуски
на усадку и формовочные уклоны.

    ѕрипуски на механическую обработку назначают  по  √ќ—“  26645-85.  Ётот
√ќ—“ распростран€етс€ на отливки из черных и цветных металлов  и  сплавов  и
регламентирует  допуски  на  размеры,  массу  и  припуски  на   механическую
обработку.

    ƒанна€ отливка получаетс€ литьем  в  песчано-глинистые  сырые  формы  и
обозначаетс€ по √ќ—“ 26645-85:

    точность отливки 9-7-5-4;

    масса отливки 34-04-0-34.4.

    ѕрипуски на механическую обработку представлены на рис.2-2.

    ѕрипуски на литейную усадку обычно определ€ют  в  зависимости  от  вида
сплава, массы и размеров отливки.

    ѕри  разработке   технологии   изготовлени€   сложных   отливок   можно
использовать значение  линейной  усадки  сплавов  по  спиральной  пробе,  %.
ћатериал данной отливки серый чугун следовательно усадка составл€ет 1 %.

    ‘ормовочные   уклоны   модельных   комплектов   в    песчаных    формах
регламентирует √ќ—“ 3212-92. ѕри применении песчано-глинистых смесей  уклоны
назначают в зависимости от диаметра  или  минимальной  ширины  углублени€  и
высоты   формообразующей   поверхности.   ¬   зависимости   от   требований,
предъ€вл€емых к поверхности отливки, формовочные уклоны следует выполн€ть:

    на обрабатываемых поверхност€х отливки сверх припуска  на  механическую
обработку за счет увеличени€ размеров отливки;

    на необрабатываемых поверхност€х отливки, несопр€гаемые  по  контуру  с
другими детал€ми, за счет увеличени€ и уменьшени€ размеров отливки;

    на необрабатываемых поверхност€х  отливки,  сопр€гаемых  по  контуру  с
другими детал€ми, за счет  увеличени€  или  уменьшени€  размеров  отливки  в
зависимости от поверхности сопр€жени€.

    ƒл€ данной отливки  на  обрабатываемых  поверхност€х  уклоны  выполнены
поверх припуска  на  механическую  обработку  за  счет  увеличени€  размеров
отливки. Ќа необрабатываемых поверхност€х отливки уклоны  выполн€ютс€  также
за счет увеличени€ размеров отливки.


7 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ –ј«ћ≈–ќ¬ »  ќЌ—“–” ÷»» ќѕќ 

    ѕри выборе размеров опок следует учитывать, что использование чрезмерно
больших  опок  влечет  за  собой  увеличение  затрат  труда  на   уплотнение
формовочной смеси, нецелесообразный  расход  смеси,  а  использование  очень
маленьких опок может вызвать брак отливок вследствии продавливани€  металлом
низа формы, ухода металла по разъему и.т.п.

    ƒл€ изготовлени€ данной отливки сконструированы  и  изготовлены  ручные
сварные опоки следующих размеров: длина - 1000 мм, ширина - 250  мм,  высота
-  200  мм.  ƒл€  уменьшени€  расхода  смеси  и   обеспечени€   необходимого
гидростатического напора металла примен€ютс€ наращалки высотой 100 мм.


8 ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»≈ » –ј—„≈“ Ћ»“Ќ» ќ¬ќ-ѕ»“јёў≈… —»—“≈ћџ

    Ћитниково-питающа€ система - это система каналов  дл€  подвода  жидкого
металла в полость литейной  формы,  отделени€  неметаллических  включений  и
обеспечени€ подпитки отливки при затвердевании [29].

    Ћитниковую систему подводим по разъему формы.  ”слови€ заполнени€ формы
металлом за определенное врем€ (опт.

    [pic],

                                                                       (2-1)

    где           k - поправочный коэффициент (1.8(2.0);

                  ( - средн€€ или преобладающа€ толщина отливки, мм;

                  G - масса отливки, кг;

    [pic] сек.

    Ћитникова€ система сужающа€с€. ѕлощадь сечени€ в самом  узком  месте  =
площади питател€.

    [pic]

                                                                       (2-2)

    где     ( - коэффициент заполнени€, ( = 0.5;

               Hср - расчетный напор, см;

               ( - плотность отливки, ( = 7700 кг/м3;

               g - ускорение свободного падени€ g = 9.8 м/с2;

    [pic],
                                                                       (2-3)
    где      Hст = hоп+hнар = 85+45 = 130 мм;

                 hо - высота отливки в верхней полуформе 59 мм;

          [pic] мм = 12.26 см.
          [pic] см2.

       –асчет сто€ка и шлакоуловител€ производим из соотношени€:

          Fп:Fш:Fст = 1:1.1:1.5
          соответственно сечени€ будут
          Fп = 5 см2
          Fш = 5.5 см2
          Fст = 7.5 см2
    т.к. питание отливки мы производим 2 питател€ми следовательно Fп =  2.5
см2.

    ќкончательно  принимаем  площади  сечений   и   по   таблицам   находим
геометрические размеры:

    Fп = 5 см2;  а = 16 мм;   в = 13 мм; h = 16мм;
    Fш = 5.5 см2; а = 24 мм;   в = 20 мм; h = 26мм;
    Fст = 7.5 см2; dст = 30.9 мм

    ƒл€  заливки  металла  используют  нормализованные  воронки  (рис.2-7),
размеры которых выбирают  в  зависимости  от  диаметра  сто€ка  и  с  учетом
обеспечени€ нормальной заливки формы.

                                    [pic]

    Dв = 30.9(3 = 90 мм.
    Hв = 90 мм.



    –ис.2-7.

    т.к. данна€ отливка делаетс€ из чугуна, а прибыли на  чугунные  отливки
не став€тс€ (т.к. у чугуна усадка сама€ минимальна€), значит  €  прибыли  на
данную отливку не проектирую.


9 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “≈ћѕ≈–ј“”–џ –ј—ѕЋј¬ј ѕ–» «јЋ»¬ ≈ ¬ ‘ќ–ћ”

    ƒл€ обеспечени€ хорошей заполн€емости формы  и  получени€  качественных
отливок  необходимо   выдерживать   определенную   температуру   заливаемого
расплава, которую выбирают в зависимости от вида сплава и характера  отливки
[29].

    “емпература металла необходима€ дл€ заливки форм при  получении  данной
отливки составл€ет при выпуске и индукционной печи 1410 (— -  1420  (—,  при
заливке в форму 1330 (—.


10 ѕ–ќƒќЋ∆»“≈Ћ№Ќќ—“№ ќ’Ћј∆ƒ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ќ  ¬ ‘ќ–ћ≈

    –егламентирование  времени  охлаждени€  отливок  в   формах   диктуетс€
необходимостью  обеспечени€  полного  затвердевани€   расплава,   исключени€
образовани€ некоторых  усадочных  дефектов,  получени€  требуемой  структуры
металла отливок. ѕоследнее весьма важно дл€  чугунов,  структура  которых  в
большой степени зависит от скорости кристаллизации.

    –асчет времени затвердевани€  отливки  в  форме  произведен  с  помощью
программы FOUNDRY (автор ƒубовой ¬.¬.)

       »сходные данные формы:

    Tф (∞C)   =  20
    bф (ккал) =  17

       »сходные данные материала:

    C1 (ккал/кг) = 0.120
    C1Т(ккал/кг) = 0.200
    Y1 (кг/м3)  =  7000
    p1 (ккал/кг) =  64
    Tзал (∞C)    =  1420
    Tлик (∞C)    =  1200
    Tсол (∞C)    =  1150
    Tкр  (∞C)    = љ Tлик+Tсол = 1175

       “олщина стенки отливки (мм) (=20

       –асчет ведем базиру€сь на [29].

       ¬рем€ отвода теплоты перегрева [33]:

    [pic],
                                                                       (2-3)
    где    [pic] мм
    t2 =  1.18 мин.
    ¬рем€ затвердевани€ отливки [33]:
    [pic] ,
                                                                       (2-4)
       t3 =  2.97 мин.

       —редн€€ скорость затвердевани€ отливки [33]:

    [pic] мм/мин,

                                                                       (2-5)

       ¬рем€ охлаждени€ отливки [33]:

    [pic] ,
                                                                       (2-6)
       t4 =  13.92 мин.

       ќбщее врем€ отливки в форме [33]:

       tв = t1 + t2 + t3 + t4 = 18.07 мин.

       ќднако по эмпирической формуле [pic] [29] ,

    где      - коэффициент, завис€щий от конфигурации отливки и толщины  ее
                 стенки;

                 G - масса отливки, т.,

врем€ выдержки составл€ет  4.97  ч.,  что  более  соответствует  реальности,
следовательно расчеты приведенные в [33] неверны.


11 ‘ќ–ћќ¬ќ„Ќџ≈ » —“≈–∆Ќ≈¬џ≈ —ћ≈—»

    ѕри производстве данной отливки дл€ изготовлени€

    форм и стержней использовались смеси следующего  состава  и  следующими
свойствами (таблицы 2-1,2-2) [37,29].


                                                                 “аблица 2-1

      ‘ормовочна€ смесь дл€ фомовки по сырому (способ формовки ручна€)

|ћассова€ дол€          |’арактеристика смеси          |’арактеристики      |
|компонентов в смеси, % |                              |получаемых отливок  |
|облицовочно|единой     |      |   |   |      |      |           |       |
|й          |           |      |   |   |      |      |           |       |
|ќбо|—в| ам|ќбо|—в| ам|—одержа|«ерно|¬лажно|√азопр|ѕрочно|ћасс|“олщин|
|рот|еж|енн|рот|еж|енн|ние    |ва€  |сть, %|оницае|сть на|а,  |а     |
|на€|ие|оуг|на€|ие|оуг|глинист|групп|      |мость,|сжатие|кг  |стенки|
|сме|ма|оль|сме|ма|оль|ой     |а    |      |единиц|во    |    |, мм  |
|сь |те|ный|сь |те|ный|составл|песка|      |ы     |влажно|    |      |
|   |ри|пор|   |ри|пор|€ющей, |     |      |      |м     |    |      |
|   |ал|ошо|   |ал|ошо|%      |     |      |      |состо€|    |      |
|   |ы |к  |   |ы |к  |       |     |      |      |нии,  |    |      |
|   |  |   |   |  |   |       |     |      |      |кѕа   |    |      |
|75-|22|3-4|94.|5-|0.7|7-10   |016ј |4.0-5.|40-60 |29-49 |20-2|<10   |
|45 |-5|   |3-9|7 |   |       |     |5     |      |      |00  |      |
|   |1 |   |2.3|  |   |       |     |      |      |      |    |      |


                                                                 “аблица 2-2

    —тержнева€ смесь  (способ формовки ручна€)

|Ќазнач|—остав, %                                                       |
|ение и|                                                                |
|област|ѕесок|√лина|ќпилки | реп|ѕрочность,   |√азопроницае|¬лажность,|
|ь     |016ј |формо|древесн|ител|105 ѕа       |мость,  ед. |%         |
|примен|     |вочна|ые     |ь —Ѕ|             |            |          |
|ени€  |     |€    |       |    |             |            |          |
|      |     |     |       |—вер|ѕо-сыр|ѕо-су|ѕо-сы|ѕо-су|          |
|      |     |     |       |х   |ому   |хому |рому |хому |          |
|      |     |     |       |100%|      |     |     |     |          |
|ƒл€   |80.0-|4.0 -|15.0   |6.0 |0.13 -|3.5 -|80   |100  |3.2 - 3.6 |
|средни|81.0 |5.0  |       |    |0.15  |4.5  |     |     |          |
|х и   |     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|мелких|     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|стержн|     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|ей    |     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|(ручна|     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|€     |     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|формов|     |     |       |    |      |     |     |     |          |
|ка)   |     |     |       |    |      |     |     |     |          |


12 ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ ѕ–» –ј«–јЅќ“ ≈ “≈’ЌќЋќ√»» ѕќЋ”„≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ »

    ѕри проектировании технологии изготовлени€ трубы ребристой дл€
повышени€ производительности и качества графической части использовалс€
—јѕ– конструктора Auto CAD 12, также дл€ расчета литейных припусков на
механическую обработку бал применен пакет прикладных авторских программ
написанных на параметрическом €зыке GI (см. приложение).

3 “≈’ЌќЋќ√»„≈— »… ѕ–ќ÷≈—— –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ »


1 ќ—ќЅ≈ЌЌќ—“» ¬џѕќЋЌ≈Ќ»я –”„Ќџ’ ќѕ≈–ј÷»…


1 ќЅў»≈ “–≈Ѕќ¬јЌ»я   –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ ≈


    “ехнологический   процесс   ручного    изготовлени€    литейных    форм
характеризуетс€ р€дом  специфических  операций.  Ќаиболее  важными  €вл€ютс€
операции заполнени€ формовочной смесью опоки и уплотнени€ смеси.  ”плотнение
смеси должно  быть  проведено  равномерно  по  всему  ее  объему.  ѕравильно
изготовленна€ литейна€ форма должна сохран€ть свои размеры  и  конфигурацию,
а в процессе заливки расплавленным металлом  не  затрудн€ть  выхода  пара  и
газов и легко разрушатьс€ после охлаждени€ отливок [27].


2 ќ—Ќќ¬Ќџ≈ ќѕ≈–ј÷»»


    “ехнологический процесс ручного  изготовлени€  опытной  партии  отливки
теплообменника  У“руба ребриста€Ф имеет р€д технологических  особенностей  и
включает в себ€ следующие операции.



    –ис.3-1. ћодель верха на подмодельной плите


    Ќа  подмодельной  плите  устанавливаетс€  модель  верха  с   элементами
литниково-питающей  системы:  выпор,  сто€к,  шлакоуловитель  (рис.3-1).  ѕо
первому варианту технологии дл€  получени€  отливки  был  предусмотрен  один
выпор на дальнем фланце отливки (рис.2-2, а), что привело к  типичному  виду
брака , который будет  рассмотрен  далее.  ¬о  втором  варианте  на  отливке
располагаютс€  выпора  на  двух  фланцах  (рис.2-2,  б),  что   обеспечивает
подпитку  кристаллизующейс€  отливки.  ѕосле  установки  модели   верха   на
подмодельной   плите,   она   натираетс€   керосино-графитовой   смазкой   и
припудриваетс€ пылевидным графитом дл€ предотвращени€ прилипаемости смеси  к
поверхности  модели.  ѕосле  этого  производитс€  нанесение  на  поверхность
модели облицовочного сло€ смеси и набивка полуформы верха.


    Ќеобходимость формовки в первую очередь опоки верха  вызвана  тем,  что
опока верха должна  иметь  более  высокие  прочностные  характеристики,  чем
опока низа дл€ предотвращени€ выпадени€ смеси из  межреберного  пространства
формы при ее кантовке после удалени€ модели. —ледовательно,  дл€  достижени€
этого необходимо хорошее  уплотнение  формовочной  смеси  в  опоке.  ƒостичь
этого возможно только  на  подмодельной  плите.  “аким  образом  исключаетс€
деформаци€  полуформы   низа   при   формовке   опоки   верха.   ’арактерной
технологической     особенностью     €вл€етс€      простановка      отъемных
пенополистироловых частей по всей прот€женности  отливки  в  вершинах  ребер
(рис.2-3).



    –ис.3-2. ќпока верха


    ѕосле окончани€ формовки опоки верха, на нее устанавливаютс€ наращалки.
Ќаращалки  служат  дл€  увеличени€  гидростатического  напора  металла   при
заливке формы (рис.3-2). ѕо  окончании  изготовлени€  наращалок  поверхность
опоки  накалываетс€  душником,  удал€ютс€  элементы  Ћѕ—   (выпор,   сто€к),
снимаютс€ наращалки и опока кантуетс€.



    –ис.3-3. ”становка модели низа



    –ис.3-4. ”стройство дл€ прот€жки модели


    —ледующа€ технологическа€ операци€ включает в себ€  изготовление  опоки
низа. Ќа перевернутую опоку верха с  помощью  шипов  устанавливаетс€  модель
низа (шипы дают  точность сборки модели верха и  низа)  и  модели  питателей
(рис.3-3).  ћодель  смазываетс€  керосино-графитовой  смазкой,   припыл€етс€
графитом. Ќа формовочную смесь опоки  низа  наноситс€  разделительный  слой.
Ќа опоку верха с помощью направл€ющих и центрирующих штырей  устанавливаетс€
опока низа, на модель наноситс€ облицовочный слой и осуществл€етс€  формовка
опоки низа.  ѕо завершении формовки опоки разбираютс€ и из  них  извлекаютс€
модели низа и верха.

    »звлечение модели имеет характерную  особенность.  ”спешное  извлечение
модели можно осуществить только при помощи прот€жного шаблона  и  резьбового
прот€жного устройства (рис.3-4). »звлечение модели без таких  приспособлений
вело к обрыву смеси в межреберных участках, засорам формы или к  полному  ее
разрушению. ѕеред наложением  шаблона  и  извлечением  модели,  она   слегка
расталкиваетс€ в поперечном направлении.



    –ис.3-5. ”становка стержн€ в форме


    ¬ полуформе верха после  извлечени€  модели  в  вершине  каждого  ребра
накалываютс€ вентил€ционные каналы  с  внутренней  стороны  формы  насквозь.
ѕосле установки полуформы низа на заливочный плац, ее продувают,  производ€т
визуальный контроль и устанавливают стержень (рис.3-5).  «атем  производитс€
продувка полуформы верха, ее контроль и  сборка  полуформ.  —борка  полуформ
производитс€ по штыр€м (рис.2-3).  –азъем  формы  промазываетс€  глиной  дл€
предотвращени€ течи металла по разъему  формы. ѕосле вырезани€ в  наращалках
заливочной воронки  на  сто€ке  и  подпитывающих  воронок  на  выпорах,  они
устанавливаютс€ на форму (рис.2-3).  репление полуформы  низа  с  полуформой
верха производитс€ с помощью струбцин.


2 ѕќƒ√ќ“ќ¬ ј Ћ»“≈…Ќќ… ќ—Ќј—“ »


    ѕравильна€  подготовка  литейной   оснастки   способствует   увеличению
производительности, облегчает труд и повышает качество  литейных  форм.  ѕри
подготовке  провер€ют  исправность  модельных  плит,   осматривают   модели.
ћодели со смещением половинок по шипам  более  нормы,  с  плохим  креплением
подъемов, а  также  модели  покоробленные,  с  трещинами,  забитыми  углами,
вм€тинами к использованию непригодны.


    ѕеред работой модель и модельные плиты  очищают  от  пыли,  формовочной
смеси,  протирают  керосином  или  смесью  керосина  с  графитом.  ѕровер€ют
комплектность оснастки и модели, наличие формовочного  инструмента,  сто€ков
дл€ вывода газов, шлакоуловителей.


    ѕеред формовкой тщательно провер€ют исправность опок, в них  не  должно
быть остатков формовочной смеси и сплесков металла.


3 ”ѕЋќ“Ќ≈Ќ»≈ —ћ≈—» ¬ ќѕќ ≈


    ѕри ручной формовке по модел€м заполнение опоки  смесью провод€т в  два
этапа.  —начала на модель  нанос€т  слой  облицовочной  смеси,  уплотн€€  ее
вокруг модели вручную,  после чего опоку  заполн€ют  наполнительной  смесью.
«аполнение и уплотнение должно производитьс€ отдельными сло€ми толщиной  50-
75 см, но не  более  150  см  каждый.  “олщина  сло€  облицовочной  смеси  в
уплотненном состо€нии дл€ данной отливки составл€ет 10-20 мм.


    ѕри уплотнении смеси в опоке всегда следует обращать  внимание  на  то,
чтобы клиновидный конец ручной трамбовки не доходил до модели на  20-30  мм.
¬ противном  случае  может  быть  повреждена  поверхность  модели,  а  также
образоватьс€  местное  переуплотнение  формовочной   смеси,   привод€щее   к
возникновению газовых раковин. ”плотнение смеси  трамбовкой  начинают  вдоль
стенок опоки, после чего переход€т к уплотнению остального объема опоки.  ¬о
избежание разрушени€ полуформы при  перемещении  или  кантовании  необходимо
тщательно уплотн€ть смесь в углах опок и вдоль ее стенок.  —лои  формовочной
смеси  внизу  опоки,  т.е.   прилегающие  к   модельной   плите,   уплотн€ют
клиновидным концом  трамбовки;  верхние  слои  -  плоским.   ѕри  уплотнении
необходимо  обращать  внимание  на   то,   чтобы   не   смещались   отъемные
пенополистироловые  части модели верха.


    ѕлотность формовочной смеси в верхней полуформе должна  быть  несколько
меньше, чем в нижней. Ёто необходимо в св€зи с тем, что на  смесь  в  нижней
полуформе действует масса отливки. ѕоэтому смесь в  ней  должна  быть  более
прочной,  не  деформироватьс€.  ¬  верхней  полуформе  создают  услови€  дл€
удалени€ пара и газов. Ќо дл€ данной отливки плотность формовочной  смеси  в
верхней полуформе  превосходит необходимую  плотность  формовочной  смеси  в
нижней полуформе. Ёто св€зано с тем, что из-за высокого  и  тонкого  рельефа
модели уплотненна€ формовочна€  смесь имеет тенденцию к отрыву  и  выпадению
из формы, т.е. полуформа разрушаетс€. ѕри таком уплотнении удаление  газа  и
пара из формы  производитс€ через систему вентил€ционных каналов.


    Ќакалывание вентил€ционных  каналов  производ€т  металлическими  иглами
разной длины и диаметра. Ќа 1 дм площади сырой формы выполн€ют  3-4  накола.
 роме того, полость формы, формирующа€ ребро отливки, накалываетс€  изнутри.
“аким образом нормализуетс€ газовый режим и компенсируетс€  плотна€  набивка
полуформы верха.


4 »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ —“≈–∆Ќ≈…


    —тержни  должны  обладать   высокой   газопроницаемостью,   прочностью,
податливостью и выбиваемостью. Ёти свойства обеспечиваютс€ выбором  стержней
смеси и конструкцией стержн€.


    —тержень изготавливаетс€ в дерев€нном разъемном стержневом €щике (рис.2-
6).   репление  половинок  €щика  между  собой  производитс€  скобами   типа
Уласточкин хвостФ.  —обираютс€ половинки  по  шипам.   —обранный  стержневой
€щик устанавливаетс€ на специальную подложку, на которой  крепитс€  арматура
будущего стержн€ (рис.  3-6). Ќабивка стержн€  производитс€  в  вертикальном
положении при помощи специальной набойки,  полой  внутри.  јрматура  стержн€
также €вл€етс€ и газовентил€ционным ходом, т.к. она пола€  и  в  ее  стенках
имеютс€ отверсти€, через которые происходит удаление газа из стержн€  в  его
знаковые части.


5 —”Ў ј —“≈–∆Ќ≈…


    —ушка стержней необходима дл€ повышени€ их прочности, газопроницаемости
и  уменьшени€  газотворной  способности.  —ушка  €вл€етс€  более  длительной
операцией  по  сравнению  с  операцией  изготовлени€  стержн€.  ƒлительность
операции сушки зависит от требуемой  температуры,  массы  стержн€  и  других
факторов. ѕродолжительность сушки может достигать нескольких часов.

    ѕроцессы, происход€щие при сушке, а также температура сушки завис€т  от
типа св€зующих. ѕри сушке стержней, изготовленных с  применением  сульфитной
барды,  происходит  испарение  воды,  образуетс€  смола,  котора€   обладает
упрочн€ющими свойствами.  “емпература  сушки  этих  смесей  составл€ет  165-
190(—[27].

                                    [pic]


    –ис.3-6. —хема набивки стержневого €щика



4 јЌјЋ»« Ѕ–ј ј ѕќЋ”„≈ЌЌџ’ ќѕџ“Ќџ’ ќ“Ћ»¬ќ   » ѕ”“» ≈√ќ ”—“–јЌ≈Ќ»я


    ¬ процессе разработки технологии  и  совершенствовании  ее  от  первого
варианта (рис.2-2, а) ко второму (рис.2-2, б), получали отливки,  в  которых
наблюдалс€ брак, св€занный с различными факторами.  јнализ  различных  видов
брака при литье ребристых теплообменников (радиаторов) позволил  предприн€ть
р€д мер по его предотвращению, что, в свою  очередь,  вносило  коррективы  в
разработанную технологию.


    “онкостенное литье, каким €вл€етс€ радиаторное производство, имеет свои
специфические   особенности.   ѕри   тонкостенном   литье   особенно   часто
наблюдаетс€, что один и тот  же  вид  брака  вызываетс€  разными  причинами.
“олько детальное изучение характерных внешних признаков каждого  вида  брака
с   нахождением   отличительных,   решающих   признаков   позвол€ет    верно
классифицировать брак, а следовательно, вы€вить действительную причину.


     “ак, например, радиатор не выдерживает  гидравлической  пробы  и  дает
течь или потение вследствие наличи€ следующих дефектов:


      1) спа€;


      2) засоров (земл€ных и шлаковых);


      3) раковин (газовых, усадочных);


      4) пористой структуры металла;


      5) тонкого тела (1-1.5 мм).


    „асто этот вид брака относ€т за  счет  неудовлетворительной  земли  или
пористого (вследствие  крупной  графитизации)  металла.  ¬  действительности
брак вызываетс€ совокупностью причин, св€занных  с  неправильной  формовкой,
заливкой и плохим качеством земли и металла.


    ѕричины брака по вине формовки:


    1) модель не засе€на (с крупных кусков грави€ и металла легко  смываетс€
       земл€);


    2) формы и стержни не продуты;


    3) модель  не  очищена  от  приставших  частиц  земли   (особенно  резко
       сказываетс€ при гор€чей влажной земле);


    4) не отделан литник (чаша имеет обрывистую, не гладкую поверхность);


    5) сдвинуты опоки.


    –азмывание земли металлом  (стру€  не  попадает  в  середину  литника),
незаполнение   литниковой   системы,   повышенна€   скорость    заливки    и
зашлаковывание обусловливают получение бракованных радиаторов.


    »з  числа  причин,  св€занных  с  качеством  земли,  следует   отметить
следующие:


    1)  недостаточна€  св€зность  (недостаток  глины,  плоха€   механическа€
       обработка);


    2) низка€ влажность (меньше 4.5 %);


    3) мала€ газопроницаемость;


    4) запыленность;


    5) крупнозернистый песок.



    –ис.4-1. Ќедолив


    ћеталл,  содержащий  газовые  и  усадочные  раковины  (высокозернистый,
окисленный металл), и холодный металл  (температура  ниже  1340  (—)   также
€вл€етс€ причиной брака. ѕористость чугуна в радиаторах обусловлена  крупной
графитизацией.



    —амым  характерным видом брака €вл€етс€  непроливаемость  тонких  ребер
поверхности теплообмена радиатора (рис.4-1). “акой  вид  брака  возможен  по
двум причинам: УзамерзаниеФ металла  и  неудовлетворительный  газовый  режим
формы.  — целью улучшени€  газового  режима  формы  в  полуформе  верха  дл€
каждого ребра были выполнены  наколы,  что  заметно  снизило  количество  не
проливаемых  ребер.  ƒл€  полного  устранени€   этого   дефекта   необходимо
обеспечить подпитку каждого ребра свежими порци€ми  металла.  —  этой  целью
предусмотрены   пенополистироловые   вкладыши    (рис.2-2,    б),    которые
вкладываютс€ в процессе формовки между каждым ребром в верхней его  части  и
после удалени€ модели остаютс€ в форме (рис.2-3). ¬ процессе  заливки  формы
пенополистирол разлагаетс€ и образовавшийс€ канал св€зывает все ребра  между
собой и двум€ массивными фланцами. ѕо этому каналу  осуществл€етс€  подпитка
ребер жидким металлом до полного  их  заполнени€.  “аким  образом  полностью
исключаетс€ брак по непроливаемости ребер (рис.4-2).



    –ис.4-2. √одна€ отливка


    ќднако, ввод в форму пенополистироловых вкладышей приводит к  повышению
газотворности формы, что в  свою  очередь  приводит  к  такому  дефекту  как
газовые раковины. Ќа  рис.4-3  показан  характерный  вид  брака  дл€  данной
отливки - газова€ раковина на фланце. ƒл€ предотвращени€  этого  вида  брака
необходимо улучшить систему вентил€ции  формы.   —  этой  целью  на  отливке
установлены  два   выпора   (рис.2-2,   б).   ¬ыпора,   в   совокупности   с
вентил€ционными каналами, обеспечивают своевременный отвод газов из  полости
формы.   ƒл€  того,  чтобы  система  выпоров  сработала,  необходимо   также
предотвратить их замерзание, т.к. если выпор закристаллизуетс€  раньше,  чем
весь металл в форме, то он  закроет  выход  газа  из  полости  формы  и  газ
останетс€ в  металле.   “акое  €вление  наблюдалось  на  р€де  отливок.  ƒл€
исключени€ этого €влени€ необходимо увеличить площадь сечени€ выпора.  “акой
выпор  играет  двойную  роль:  обеспечивает  своевременный  выход  газа    и
подпитку отливки жидким металлом  во  врем€  кристаллизации,  выполн€€  роль
прибыли.  “аким  образом  предотвращаютс€  газовые   дефекты   и   усадочные
раковины, которые возможны при заливке в форму перегретого металла.


    —ледующим наиболее крупным видом  брака €вл€ютс€ засоры полости  формы.
»звлечение   модели   из   формы,   вследствие   обширной   поверхности   их
соприкосновени€,  затруднительно.   ¬   результате    происходит   частичное
разрушение формы, что приводит к засорам ее полости.   ”далить  эти  частицы
из полости формы практически не возможно из-за  очень  тонкого  и  глубокого
рельефа отливки.  ¬  результате,  в  процессе  заливки  происход€т  песчаные
раковины в теле отливки, что отрицательно сказываетс€ на  ее  герметичности,
и на  поверхности  ребер,  что  сокращает  площадь  поверхности  теплообмена
(рис.4-4). —низить эти виды брака позвол€ет применение прот€жного шаблона  с
резьбовым прот€жным устройством (рис.2-4).



    –ис.4-3. √азовые раковины



    –ис.4-4. «асоры



    –ис.4-5. ќбразцы вырезанные из тела отливки


    √азова€  пористость,  наблюдаема€   на   некоторых   ребристых   трубах
(УпотениеФ поверхности в результате гидроиспытаний), св€зана  с  газотворной
способностью  стержн€.  ƒл€  ее  исключени€  необходимо  строго  следить  за
режимом сушки стержн€ и временем его нахождени€ в форме  до  заливки.  ¬рем€
нахождени€ стержн€ в собранной форме до  заливки  не  должно  превышать  4-6
часов.


    ќстальные виды брака также вскрываютс€ при гидроиспытани€х отливок. Ёти
виды брака св€заны с тем, что радиаторы  не  держат  давление  испытани€  11
кгс/см2.   таким  видам  брака  относ€тс€  усадочна€  пористость  и  дефекты
св€занные со структурой металла и его плотностью.  Ќа  рис.4-5  представлены
образцы вырезанные из тела отливки в тепловых узлах (рис.4-6). Ќа  некоторых
шлифах выполненных из этих образцов обнаружена усадочна€ пористость  (рис.4-
7). ƒл€ устранени€ этих  дефектов  необходимо  стабильное  получение  строго
определенной структуры чугуна, в частности перлитной.


                                    [pic]


    –ис.4-6. “епловые узлы



    –ис.4-7. ”садочна€ пористость



5 ѕќ—“–ќ≈Ќ»≈ ѕ–»ЅЋ»∆≈ЌЌќ… ћј“≈ћј“»„≈— ќ… ћќƒ≈Ћ» — ќ–ќ—“» «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я
        ќ“Ћ»¬ »


1 ќ—Ќќ¬џ “≈–ћќ »Ќ≈“»„≈— ќ… “≈ќ–»»  –»—“јЋЋ»«ј÷»»


    Ќ.√.√иршович, √.‘.Ѕаландин, Ѕ.я.Ћюбов  и  ё.ј.—амойлович  на  основании
синтеза   теплофизической   и   молекул€рно-кинетической   теории    создали
математическую  модель  [35],  позвол€ющую  решить  вопросы,   св€занные   с
особенност€ми формировани€ кристаллического строени€  слитков.  ƒл€  сплава,
кристаллизующегос€ в интервале температур “L -  “S,  залитого  в  форму  при
температуре   “Ќ,   в   некоторый   промежуточный    момент    затвердевани€
распределение температур представлено на рис.5-1 [34].

                                    [pic]

    –ис.5-1. —хема температурных полей затвердевающей отливки


    ѕроцесс  затвердевани€  развиваетс€   в   двухфазной   зоне   расплава,
прилегающей к твердой корке. Ќа  рис.5-1  представлена  схема  температурных
полей: “1(x,t) - температурное поле в незатвердевшем расплаве, “2(x,t)  -  в
двухфазной зоне и “3(x,t) - в твердой корке; (1(t) и (3(t) -  соответственно
координаты фронтов начала и конца затвердевани€.

    ≈сли  внутри  интервала  кристаллизации  сплава  выбрать   температуру,
равную, например, 1/2((“L + TS ), и прин€ть, что к моменту ее  достижени€  в
двухфазной зоне практически заканчиваетс€ процесс кристаллизации  (рис.5-1),
то  кинетику  затвердевани€  можно  характеризовать   скоростью   нарастани€
твердой корки ((t).  ƒл€  математического  описани€  такого  варианта  схемы
можно использовать  все  уравнени€  и  соотношени€,  которые  были  получены
√.‘.Ѕаландиным  [34]   применительно  к  схеме  затвердевани€   металлов   и
эвтектик.  Ќеобходимо  лишь  вместо  (3(t)   подставить   координату   (2(t)
условного фронта затвердевани€ (рис.5-1) и “кр заменить 1/2((“L + TS):
    [pic]

                                                                       (5-1)

    [pic]

                                                                       (5-2)

    [pic]

                                                                       (5-3)

    [pic][pic]

                                                                       (5-4)

      [pic]

                                                                       (5-5)


    Ќесмотр€ на очень грубую схематизацию процесса затвердевани€, с помощью
рассмотренного способа математического  описани€  можно  достаточно  просто,
но, естественно, приближенно рассчитать линейную скорость  затвердевани€  U,
котора€ необходима дл€ практического применени€ экспериментальных  данных  и
диаграмм, устанавливающих св€зь свойств и структуры отливки со скоростью  ее
затвердевани€ [34].

    ƒанна€  математическа€  модель   справедлива   дл€   отливки   в   виде
неограниченной плиты. ѕравомерно ли ее использование в данном случае ?

                                    [pic]

    –ис.5-2. —хемы дл€ сравнени€ плоской и полой цилиндрической отливки


    —равним  плоскую  отливку  (плиту)  с  простейшим   полым   бесконечным
цилиндром (рис.5-2),  т.к.  в  нашем  случае  основной  элемент  конструкции
отливки теплообменник - труба, т.е. полый цилиндр.

    »звестно, что  все  поверхности,  ограничивающие  плиту,  имеют  радиус
кривизны,  равный  бесконечной  величине.  ѕоэтому,  если  радиус   кривизны
боковых поверхностей плиты обозначить через r0, то  отношение  2l0/r0  =  0.
—ледовательно, любую неплоскую отливку, у которой  отношение  толщины  s  ее
тела к радиусу кривизны r0 ее  поверхности  будет  весьма  малой  величиной,
можно приближенно рассматривать как плоскую, т.е. если

    [pic]

                                                                       (5-6)


    то отливка плоска€.

    ≈ще одно очевидное свойство плоской  отливки  в  том,  что  у  нее  обе
боковые поверхности F1 и  F2  равны  друг  другу.  ѕоэтому  любую  неплоскую
отливку, у которой отношение

    [pic]

                                                                       (5-7)


    можно  приближенно  рассматривать  как  плоскую.  Ќеравенство  (5-6)  и
выражение (5-7) св€заны между собой. “ак, дл€ полого цилиндра (втулки)

    [pic]

                                                                       (5-8)


    ƒопустим,  что  при  приближенных   расчетах   затвердевани€   возможно
пренебречь разницей, составл€ющей  20  %,  между  площад€ми  наружной  F1  и
внутренней F2 поверхностей тела отливки. ƒругими словами,  примем,  что  при
F2/F1 = 0.8 величина F1  (  F2.  “огда  дл€  полого  цилиндра  s/r0  =  0.2.
—ледовательно, можно условитьс€, что при [34]

    [pic]

                                                                       (5-9)


    отливки тонкостенные, и в расчетах затвердевани€ они €вл€ютс€ плоскими.

    јнализ номенклатуры  литых  деталей  машиностроени€  и  приборостроени€
показывает, что подавл€ющее большинство отливок удовлетвор€ет требованию (5-
9); это - корпусные детали, детали арматуры, кронштейны,  станины  и  т.  п.
ѕравда, соответствие требованию (5-9) нельз€ понимать в  буквальном  смысле.
Ќа таких детал€х, конечно, есть бобышки, приливы, утолщени€, ребра и  другие
элементы, толщина которых отличаетс€ от толщины  основного  тела.  √овор€  о
соответствии требованию (5-9)  имеем  в  виду  толщину  и  радиусы  кривизны
поверхности основного тела  (или  среднюю  толщину  тела  и  средний  радиус
кривизны дл€ детали в целом) [34].

    ќтливка теплообменник удовлетвор€ет этим услови€м, т.к. s = 8  мм,  r0=
38 мм,

    [pic]

                                                                      (5-10)


    —ледовательно, данна€ математическа€ модель  справедлива  дл€  расчетов
затвердевани€ отливки теплообменник.

2 –ј—„≈“ «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я


    »спользу€ общее решение задачи затвердевани€ с  помощью  математической
модели (5-1)-(5-5) возможно решить конкретные инженерные  задачи,  св€занные
с затвердеванием отливки.

    “ак, дл€ данной отливки возможно произвести  расчет  ее  затвердевани€.
ѕродолжительность затвердевани€ отливки t3 определ€ем по формуле [34]:

    [pic]

                                                                      (5-11)


    где    LE - удельна€ теплота кристаллизации эвтектики, ƒж/кг;

                 b4 - коэффициент теплоаккумул€ции  формы,  ƒж/м2 (с0,5  или
                 ¬т(с1/2/м2 ;

                 R0 - приведенный размер;

                 “≈ - температура эвтектики сплава,  ;

                 (3 - плотность отливки, кг/м3;

                 “ф - температура формы,  ;

                 t1 - врем€ полного охлаждени€ перегретого расплава,  .

    [pic]

                                                                      (5-12)


    где          —1 - удельна€ теплоемкость расплава, ƒж/кг( ;

                 (1 - плотность расплава, кг/м3.

    “Ќ = 1/2 (“n + “L),     “н ( “зал;



    “Ќ = 1/2 (“зал + “L),

    где          “зал - температура заливки,  ;

                 “L - температура ликвидуса,  .

    [pic]

    –ис.5-3.


    Ќа рис.5-3,а  приведена крива€ изменени€  скорости  затвердевани€  тела
отливки в зависимости от времени. –асчет выполнен по

    [pic]

                                                                      (5-13)



    где          V≈ - температура эвтектики,

    дл€ t ( t1.

    Ќа   рис.5-3,   б    представлено   распределение   линейной   скорости
затвердевани€ в теле отливки. √рафик построен по формуле

    [pic]

                                                                      (5-14)


    при к = 0,

    где    l0 =  r0  -  характерный  приведенный  размер,  равный  половине
                 толщины отливки.

    –аспределение  скорости  затвердевани€  неоднородно:  в   центре   тела
скорость более, чем в 2 раза меньше  скорости  у  поверхности  (рис.5-3).  —
помощью структурной диаграммы  [34]  по  средней  скорости  затвердевани€  и
скорости  затвердевани€  у  поверхности  и  в  центре   отливки,   а   также
химическому  составу  чугуна  (чугунный   лом   -   тормозные   колодки   от
железнодорожных вагонов, химический состав: Si - 1.18 %, Mn - 0.61  %,  C  -
3.47 %, P - 0.185 %, S - 0.083 %) и Ќ¬ = 229, определ€ем  структуру  чугуна.
—уд€ по этой диаграмме, основной структурой данной отливки €вл€етс€  феррит,
причем концентраци€ его от  поверхности  к  середине  увеличиваетс€,  что  и
подтверждает структура реальной отливки (рис.5-4).



                                  –ис.5-4.


    Ёта структура €вл€етс€ не желательной дл€ отливки  теплообменник,  т.к.
ферритна€ структура плохо работает при повышенных  давлени€х,  в  результате
чего  отливка  дает  течь.  Ќеобходимо  изменить  ферритную   структуру   на
перлитную.



3 ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ


    ƒл€  приближенного  инженерного   решени€   математической   модели   и
построени€  графиков  скорости  затвердевани€   и   эквивалентной   скорости
затвердевани€ (рис.5-3) с помощью Ё¬ћ, использовалась  авторска€  программа.
ѕрограмма написана на €зыке высокого уровн€ TURBO Pascal 7.0.

    –езультаты расчетов  выведены  на  магнитные  носители  информации  при
помощи —јѕ– Ујuto CAD 12Ф.

    »сходные данные дл€ расчета и текст программы см. приложение.

6 √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№  „”√”Ќќ¬


    ѕод  герметичностью  чугуна  понимают  его  способность   противосто€ть
проникновению через него наход€щихс€ под давлением жидкости или газа [24].


    √ерметичность чугуна во многом зависит от физического его состо€ни€  и,
в частности, от наличи€ в нем пористости. √ерметичность и пористость  чугуна
€вл€ютс€  взаимно  св€занными  величинами,  одна  из  которых  обусловливает
другую. ѕоэтому оценка герметичности чугуна в дальнейшем  будет  произведена
на основании пористости.


1 –ј«Ќќ¬»ƒЌќ—“» Ќј–”Ў≈Ќ»… ѕЋќ“Ќќ—“» —≈–ќ√ќ „”√”Ќј


    ÷елесообразно различать следующие виды пористости чугуна:


    а)   микропористость   -   обуславливаетс€   пространством   графитовых
        включений, а также межкристаллическим пространством;


    б) макропористость - €вл€етс€ следствием  образовани€  рассредоточенной
        пористости типа усадочной, газовой и пр.


    в) груба€ пористость - имеет место при образовании  в  отливках  грубых
        пороков, таких как усадочные, песчаные, шлаковые раковины,  трещины,
        неслитины и т.


1 ћикропористость


    ѕри анализе микропористости полагаем:


    - что плотность графитных включений не зависит от формы,   характера  и
залегани€, и во всех случа€х равна 2.25 г/см3;


    - межкристаллическое пространство по  сравнению  с  объемом  графитовых
включений очень мало и поэтому в дальнейшем оно учитыватьс€ не будет;


    - плотность основной металлической массы дл€ всех исследуемых  образцов
чугуна €вл€етс€ посто€нной величиной, равной 7.8 г/см3 .


    Ќа  основании   прин€тых   выше   условий   можно   предполагать,   что
микропористость  чугуна  в  основном  образуетс€   за   счет   пространства,
занимаемого графитными включени€ми [24]. ѕространство  графитных   включений
определ€етс€ количеством свободного углерода - —гр:


    —гр = —общ - —св€з,


                                                                       (6-1)


    ќбщее  содержание  углерода  —общ  и  св€занный  углерод   определ€ютс€
химическим   анализом.    роме   того,   количество   св€занного    углерода
определ€етс€ структурой металлической основы, при этом


    —св€з = 0.8( п,


                                                                       (6-2)


    где     п - количество перлита в металлической основе чугуна.


    ѕри    определении    микропористости    целесообразно     пользоватьс€
относительными величинами количества и  объема  графита,  а  также  основной
металлической массы чугуна [24].


    ≈сли обозначить:


    (гр - удельный вес графита;


    (м - удельный вес металлической основы чугуна;


    gгр - относительный вес графита в чугуне;


    gм - относительный вес;


     гр - относительный объем графита в чугуне;


     м - относительный объем металлической части чугуна,


    тогда относительный объем графита и металлической части


    чугуна определ€ютс€ по формулам (6-3),(6-4).


    [pic]



                                                                       (6-3)


    [pic]


                                                                       (6-4)


    где          Vгр и Vм - абсолютные объемы графита и металла.


    ‘ормулы (6-3),(6-4) позвол€ют определить относительный объем графита  и
металлической основы чугуна в зависимости от его химического состава.


    [pic]


                                                                       (6-5)


    аналогично:


    [pic]


                                                                       (6-6)


    «на€  относительный  объем  графитных   включений,   можно   определить
расчетную плотность чугуна, при условии отсутстви€ в нем микропористости.

    (т =  гр((гр+ м((м.

                                                                       (6-7)


    ¬еличина (т называетс€ теоретическим удельным весом чугуна.

    ‘ормулой (6-7) дл€ определени€ теоретического удельного веса чугуна  не
всегда удобно пользоватьс€, т.к. дл€ этого  необходимо  знать  относительные
объемы графита и металлической основы чугуна.

     ѕодставл€€ в формулу (6-7) значени€  гр и  м из формул (6-5)  и  (6-6)
после преобразовани€ получим:

    [pic]

                                                                       (6-8)


    т.к. gгр+gм = 1, тогда:

    [pic]

                                                                       (6-9)


    ¬  качестве  критери€  дл€  оценки  микропористости   следует   прин€ть
количество свободного углерода в чугуне, а также характер его  расположени€,
име€ ввиду степень разобщени€ металлической основы чугуна.

     ак известно, графит в чугуне может  иметь  пластинчатую,  хлопьевидную
или глобул€рную форму, кроме  того,  графитные  включени€  отличаютс€  между
собой размерами и характером залегани€.

2 ћј –ќѕќ–»—“ќ—“№


    ћакропористость  чугуна  обуславливаетс€  рассредоточенной  газовой   и
рассредоточенной усадочной  пористостью.  “акой  вид  пористости  отличаетс€
небольшими размерами газовых и  усадочных  пор,  которые  обычно  по  объему
отливки располагаютс€ более или менее равномерно [24].

    ћакропористость определ€етс€ в относительных величинах или в процентах.
ƒл€  определени€  макропористости  серого  чугуна   используетс€   следующа€
формула:

    [pic]

                                                                      (6-10)


    где          (т - теоретический удельный вес серого чугуна;

                 ( - действительный удельный вес чугуна.

    ћакропоры  в  зависимости  от   их   величины   очень   резко   снижают
герметичность чугунных отливок. »х по€вление в чугуне  зависит  от  большого
числа факторов.

    “ак рассредоточенна€ газова€ пористость образуетс€  за  счет  выделени€
растворенных или реакционных газов в чугуне. –астворимость газов  в  металле
зависит от температуры и давлени€. Ќа рис.6-1 показана крива€  растворимости
водорода в железе [30].

    [pic]

    –ис.6-1. –астворимость водорода в железе


    Ќа  этой  кривой   имеютс€   участки,   которые   характеризуют   собой
растворимость газа в твердых металлах, в  период  расплавлени€  и  в  жидком
состо€нии.   ѕереход   от   одного   состо€ни€   в   другое   сопровождаетс€
скачкообразным изменением растворимости газов.

    –астворимость газов в зависимости от давлени€ определ€етс€  из  формулы
[24]:

    [pic]

                                                                      (6-11)


    где          Q - количество растворенных газов;

                 – - давление;

                   - посто€нна€ величина.

    –еакционные газы образуютс€ в  следствие  химических  реакций,  имеющих
место в сплаве, при повышенном содержании в них окиси железа.

    FeO + C = CO + Fe

    ќбразование газов приводит к по€влению в металле отдельных пузырьков. ¬
зависимости  от  свойств  металла  и  скорости   газообразовани€,   пузырьки
принимают те или иные размеры и начинают двигатьс€ вверх; скорость  движени€
пузырьков определ€етс€ из формулы —токса:

    [pic]

                                                                      (6-12)


    где          r - диаметр пузырька ;

                 g - ускорение свободного падени€;

                 ( - в€зкость жидкого металла.

    —огласно  этой  формулы  величина  пузырьков  зависит  от  плотности  и
в€зкости жидкого  металла.  —тепень  газонасыщенности  отливки  определ€етс€
количеством растворенных  газов  в  металле,  а  последн€€  зависит  от  его
раскисленности и режим охлаждени€ самой отливки.

     аса€сь рассредоточенной усадочной пористости, следует  напомнить,  что
она определ€етс€ объемной усадкой,  котора€,  в  свою  очередь,  зависит  от
температурного  интервала  кристаллизации  серого  чугуна.   —   увеличением
углеродного  эквивалента  в  чугуне   общий   объем   усадочной   пористости
уменьшаетс€.

    ¬ажным фактором, вли€ющим на образование усадочной пористости, €вл€етс€
также жесткость литейной формы:  чем  больше  жесткость  формы,  тем  меньше
объем усадочных пороков. ѕоэтому при литье  в  сухие  формы  и  в  формы  из
жидкостекольных и цементных смесей часто не требуетс€ простановка  прибылей,
в то врем€ как при литье в сырые формы они необходимы.

    –ассе€нна€ пористость в  отливках,  как  правило  €вл€етс€  результатом
совместного образовани€ газовой и усадочной пористости.

3 √–”Ѕјя ƒ≈‘≈ “Ќјя ѕќ–»—“ќ—“№


    √руба€ дефектна€ пористость  обуславливаетс€  различными  макропороками
отливок,  которые  обычно  €вл€ютс€  браковочным  признаком  [24].       ним
относ€тс€  местные  и  рассе€нные  газовые,  земл€ные,  шлаковые,  усадочные
раковины, неслитины, спаи, трещины и.т.д.

    “акие дефекты привод€т к местным нарушени€м сплошности чугуна и  резкой
потере его герметичности.

    ѕористость чугуна  €вл€етс€  важной  характеристикой  определ€ющей  его
герметичность. ѕод пористостью  следует  понимать  отношение  объема  пор  к
объему образца.

    [pic]

                                                                      (6-13)


    где          V1 - объем макро- и микро пор;

                 V2 - объем образца.

     ак указывалось выше, в сером чугуне имеютс€ поры заполненные  графитом
и поры, свободные от него.

    ќтносительный объем пор зан€тых графитом, определ€етс€ по  формуле  (6-
5).

    ќтносительный объем свободных от графита можно определить по формуле (6-
10).

    ќбща€ относительна€ пористость или просто пористость будет равна  сумме
этих видов пористости:

    m =  гр +  .

                                                                      (6-14)


2 ‘»«»„≈— јя ’ј–ј “≈–»—“» ј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» —≈–џ’ „”√”Ќќ¬


    —ерые  чугуны  представл€ют  собой  очень  сложные   железоуглеродистые
сплавы, заключающие в себе большое количество изолированных  друг  от  друга
свободных и заполненных графитом пор самой разнообразной формы  и  размеров.
’арактер пор в чугуне, их размер и количество завис€т  от  многих  факторов,
основными из которых  €вл€ютс€:  химический  состав,  структурное  строение,
технологи€ изготовлени€ отливок, их термообработка и услови€ эксплуатации.

    ѕри воздействии на отливку жидкости, наход€щейс€ под высоким давлением,
эта  жидкость  проникает  в  поры  чугуна,  а  затем,  если   не   встречает
достаточного сопротивлени€, она просачиваетс€ дальше в тело отливки.

    ѕроцесс просачиваемости чугунов €вл€етс€ очень сложным  и  в  насто€щее
врем€ остаетс€ почти не изученным. ќпыты,  проведенные  в  этом  направлении
многими  исследовател€ми,  не  раскрывают  в  достаточной   мере   механизма
просачиваемости жидкости через тело чугунных отливок. ¬ св€зи с этим  оценка
просачиваемости чугунов  в  насто€щее  врем€  производитс€  по  двухбалльной
системе - УтекутФ, Уне текутФ [24].

    ѕросачиваемость  чугунов  находитс€  в  обратной  зависимости   от   их
плотности  или  так  называемой  герметичности.  ѕоэтому  изучение   свойств
просачиваемости или проницаемости обычно ведетс€ по  величине,  обратной  их
проницаемости.

    ƒвижение  жидкости  в  порах  чугуна   €вл€етс€   чрезвычайно   сложным
процессом. ƒаже  в  простейших  случа€х  фильтрации,  когда  пориста€  —реда
образована из большого количества систематически  уложенных  шаров,  точного
гидромеханического решени€ движени€ жидкости не  имеетс€.  ¬прочем,  это  не
так важно, т.к. при изучении герметичности чугунов в большей  степени  имеют
значение усредненные  характеристики  потока  жидкости  также  как  скорости
просачивани€, расхода и т.д., а не форма движени€ жидкости в самих порах.

    ¬ насто€щее  врем€  создана  достаточно  обоснованна€  теори€  движени€
жидкости и газов в естественных пористых средах. ¬ ней разработаны  основные
положени€ в случае  движени€  жидкостей  и  газов  в  естественных  пористых
средах и определены физические законы фильтрации.

    ¬ первом приближении движение жидкости через стенки  чугунных  отливок,
наход€щихс€  под  большим  давлением,  должны  подчин€тьс€  тем   же   самым
закономерност€м, что и движение жидкостей  в  естественных  пористых  средах
[24].

    ќднако при  движении  жидкости  в  порах  чугуна  имеютс€  существенные
различи€, которые по нашему мнению будут заключатьс€ в следующем:

    1. ≈стественные пористые среды имеют сплошные каналы, а серые  чугуны  -
       изолированные поры. ѕоэтому потери давлени€ во  втором  случае  будут
       определ€тьс€ не только внутренним сопротивлением движени€ жидкости  в
       порах, но  и  сопротивлением,  возникающим  в  результате  разрушени€
       основной металлической массы, расклинивающим действием жидкости.

    2. ѕерепад давлений, даже  при  незначительной  толщине  стенок  отливок
       гидросистем, всегда будет значительно больше по сравнению с перепадом
       давлени€ при фильтрации в естественных пористых средах.

    3. ¬ысокие давлени€ в отливках, как правило, вызывают в них  деформации,
       что оказывает существенное вли€ние на герметичность чугуна.

    4. —корость просачивани€ жидкости в чугуне значительно  меньше  скорости
       фильтрации в пористых средах. ѕоэтому  динамическими  и  инерционными
       факторами, имеющими место при просачивании в дальнейшем при  изучении
       этого €влени€ можно пренебречь.

    5. Ќаконец, самое главное отличие состоит в том, что  при  фильтрации  в
       естественных  пористых  средах  основной  целью  €вл€етс€  увеличение
       скорости фильтрационного потока и, следовательно, увеличению  расхода
       жидкости, в то врем€ как при  изучении  герметичности  серых  чугунов
       главной целью €вл€етс€ изыскание материалов, обладающих  максимальной
       герметичностью, котора€ обуславливала бы минимальную или  же  нулевую
       скорость движени€ потока.

    ”казанные выше различи€, естественно, внос€т существенные поправки в те
или иные уравнени€ движени€ жидкости в процессе фильтрации, но  не  измен€ют
самих условий, характера и законов движени€ этой жидкости  в  теле  чугунных
отливок гидросистем.

    ѕоэтому  в  дальнейшем  при   выводе   основных   закономерностей   при
исследовании проницаемости серого чугуна или  обратной  величины  нами  были
использованы все известные элементы теории течени€  однородных  жидкостей  и
газов в пористой недеформируемой среде.

    ƒл€ изучени€ законов проницаемости чугуна прежде всего необходимо  было
установить зависимость расхода и скорости движени€ просачиваемости  жидкости
от  ее  давлени€  и  герметичности  чугуна.  Ёту  закономерность  необходимо
установить в пределах малых площадок, величина которых,  однако,  велика  по
сравнению  с  размерами  пор.   ¬  этом  случае  среднюю  скорость  движени€
жидкости через элементарную площадку  чугуна  можно  определить  по  формуле
[24]:

    [pic]

                                                                      (6-15)

    где    V  -  средн€€  скорость  движени€  жидкости  через  элементарную
              площадку чугуна;

              (W - количество  просочившейс€  жидкости  через  элементарную
              площадку;

              (( - элементарна€ площадка;

              t - врем€.

    ¬ случае, если толщина  стенки  значительно  меньше  линейных  размеров
площадки  и  плоскости  ее  параллельны,  тогда  средн€€  скорость  движени€
жидкости в порах будет выражатьс€ уравнением:

    [pic]

                                                                      (6-16)


    где W - количество просочившейс€ жидкости через площадку.

    Ќо, так как поток жидкости не заполн€ет все  пространство,  а  движетс€
через часть объема зан€той  порами,  тогда  при  коэффициенте  пористости  m
скорость движени€ в порах V( будет равна:

     [pic]

    и

    [pic]

                                                                      (6-17)


    или    V = mVТ.

    “ак как всегда m>1, то V = V(.

    ќтсюда пространство, зан€тое потоком жидкости, можно  назвать  областью
просачивани€.

    ќчевидно, что линией движени€ потока жидкости  будет  называтьс€  така€
лини€, касательна€ в каждой точке  которой  совпадает  с  вектором  скорости
просачивани€ в этой точке.

    »звестно,  что  скорость  потока  жидкости  V  зависит  от  избыточного
давлени€  –  [24],  действующего  на  стенки  чугуна,  от  его   внутреннего
сопротивлени€ движению жидкости G и от в€зкости самой жидкости (, т.е.

    [pic]

                                                                      (6-18)


    ¬нутреннее сопротивление материала G движению через него  жидкости  или
газов по существу €вл€етс€ герметичностью этого материала.

    ѕриравнива€ правые части (6-16) и (6-18) и  реша€  их  относительно  G,
получим математическое выражение  дл€  герметичности  чугуна  и  дл€  других
материалов:

    [pic]

                                                                      (6-19)


    »з приведенного уравнени€ (6-19) следует, что герметичность есть  такое
сопротивление материала проникновению через него жидкости, имеющей  в€зкость
( и наход€щейс€ под давлением –, при котором за врем€  t  через  площадку  (
проникает W миллилитров этой жидкости. ƒругими словами,  движение  жидкости,
наход€щейс€ под давлением –, столбика материала с  толщиной  стенки,  равной
толщине отливки и поперечным сечением 1 см2 (рис.6-2).

    ≈сли измер€ть количество  просочившейс€  жидкости  в  см3,  давление  в
кг/см2, площадь образца в см2, врем€  в  минутах  и  в€зкость  в  (≈,  тогда
размерность герметичности будет выражатьс€ в [pic] [24].

    Ёта единица герметичности в дальнейшем нами будет обозначатьс€ ≈√.

                                    [pic]

    –ис.6-2. —хема к расчету единицы герметичности


    ≈√ есть така€ герметичность материала, при которой через площадку  в  1
см2 просачиваетс€ 1 см3 воды при в€зкости 1(≈,  наход€щейс€  под  избыточным
давлением, равном 1 кг/см2 за 1 минуту.

    ¬ виду того, что единица ≈√  €вл€етс€  весьма  малой  величиной,  то  в
дальнейшем ее значение приводитс€ в к≈√ и ћ≈√:



    1 к≈√ = 1000 ≈√ = 103 ≈√;

    1 ћ≈√ = 1000000 ≈√ = 106 ≈√.

    √ерметичность чугуна  зависит  от  его  природных  свойств,  а  именно:
пористости,  сопротивлени€  разрушению  расклинивающего  действи€  жидкости,
деформации, а также от толщины стенки отливки.

    ƒл€ оценки качества материала, име€ в виду его герметические  свойства,
целесообразно    ввести    пон€тие    удельной    герметичности.    ”дельной
герметичностью  называетс€  герметичность,  отнесенна€  к  единице   толщины
стенки отливки, изготовленной из данной марки чугуна или данного  материала.
«ависимость  герметичности  чугуна  от  толщины  стенки  (  точно   еще   не
установлена.  ѕоэтому  удельную  герметичность  можно  представить  в  такой
функциональной зависимости:

    G0 = G(f(().

                                                                      (6-20)


     ак будет указано ниже (рис.8.2 и 8.3), эта функциональна€  зависимость
приближаетс€ к квадратичной и представл€етс€ в виде следующего уравнени€:

    [pic]

                                                                      (6-21)


    ѕодставл€€ в (6-21) значени€  герметичности  G,  получим  окончательную
формулу дл€ выражени€ удельной герметичности:

    [pic]

                                                                      (6-22)


    ¬еличины, вычисленные по (6-22) достаточно хорошо  совпадают  с  нашими
опытными  данными.  ѕоэтому  эту  формулу   в   первом   приближении   можно
рекомендовать  дл€  определени€  удельной  герметичности  стандартных  марок
чугунов и других материалов.

    ѕри проектировании литых деталей, работающих под  повышенным  давлением
жидкости, желательно заранее знать,  какой  герметичностью  должна  обладать
данна€ деталь, работающа€ в  заданных  конкретных  услови€х,  каким  образом
установить и определить герметичность чугуна дл€ этой детали.

    ƒл€  выполнени€  поставленной  задачи  необходимо  ввести   пон€тие   о
предельной  допустимой  герметичности.  ѕредельно-допустимой  герметичностью
материала будем называть такое его  внутреннее  сопротивление,  при  котором
скорость просачивани€ данной жидкости, наход€щейс€ под  давлением  –,  будет
меньше или равна допустимой скорости просачивани€.

    ¬  качестве  допустимой  скорости  просачивани€  целесообразно  прин€ть
скорость во много раз меньшую  скорости  испарени€  жидкости  с  поверхности
отливки. ћожно задаватьс€ допустимой  скоростью  просачивани€  и  из  других
соображений, например, прочности отливки и т.д.

7 ћ≈“ќƒ» » ѕ–ќ¬≈ƒ≈Ќ»я Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“ќ¬


1 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј


1 –ј«–јЅќ“ ј —ѕќ—ќЅј » ћ≈“ќƒ» » ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј


    –азработка  методики  исследовани€  герметичности   чугуна   велась   в
направлении выбора типа проб, установлении целесообразной формы  и  размеров
темплета,  определени€  метода  испытаний,  разработке  оптимальных  режимов
испытаний,  а  также  вы€влени€  зависимости  герметичности  от  химического
состава структуры и физического строени€ чугуна [24].


    »звестно, что  подавл€ющее  количество  всех  гидравлических  устройств
работают при  одностороннем  давлении  до  100-150  и  более  атмосфер.  Ёто
условие €вилось основанием дл€ выбора метода испытани€  герметичности  серых
чугунов, при котором образец испытываетс€  под  воздействием  одностороннего
давлени€ до 400 атмосфер.


    ѕри разработке методики  испытани€  образцов  на  герметичность,  кроме
того, были прин€ты во внимание следующие положени€:


    1.  »спытани€  герметичности  чугунов  должны  вестись   на   темплетах,
       изготовленных как из стандартных образцов диаметром 30  мм  и  длиной
       340 мм, так и непосредственно из готовых отливок.


    2.  ‘орма  и  размеры  образца  должны  обеспечивать   наиболее   верные
       показатели герметичности чугуна.


    3. ќптимальное давление   при  испытании  герметичности  чугунов  должно
       составл€ть 150 - 350 атм., т.к. при  более  высоких  давлени€х  имеют
       место неточности в определении герметичности в св€зи  с   деформацией
       образца.


    4.  »спытани€  герметичности  чугунов  должно  производитьс€  в  течение
       минимального  промежутка  времени,  но  это   положение   не   должно
       ограничивать   врем€   специальных   целевых   испытаний   (например,
       определение  количества   просочившейс€  жидкости  в  зависимости  от
       давлени€ и времени).


    5. ¬ качестве  жидкости дл€ испытани€ прин€т керосин.


    6.  онтроль просачивани€ жидкости - визуальный.


    ќбразцы или темплеты  дл€  испытани€  на  герметичность  вырезались  из
средней  части  различных  проб.  Ќа   стандартных   пробах   предварительно
определ€ли твердость, предел прочности на изгиб и стрелу прогиба.  «атем  из
мест, указанных на рис.7-1, вырезались темплеты  дл€  определени€  удельного
веса чугуна и образцы дл€ испытани€ их на герметичность.


                                    [pic]


    –ис.7-1. ћеста отбора проб из стандартного образца:


                 а - темплет дл€ определени€ веса;


                 б - образцы дл€ испытани€ на герметичность;


                 в - место определени€ твердости


    ќбразец дл€ испытаний чугуна на герметичность представл€ет собой (рис.7-
2) диск диаметром 29.5  мм  и  толщиной  3.5  мм.  ¬  нижней  части  образца
прорезаетс€ 3 - 4 кольцевые канавки на рассто€нии 1 - 1.2 мм друг от  друга,
служащих   дл€   лабиринтного   уплотнени€.   ¬   верхней   части    образца
предусматриваетс€ кольцева€ фаска Ѕ, предохран€юща€ контрольную  поверхность
ј  от  затекани€  жидкости.  —  целью  лучшего   обеспечени€   контрол€   за
просачиваемостью керосина поверхность ј притираетс€ до  матового  состо€ни€.
“олщина рабочей части образца определ€етс€  глубиной  канавки  диаметром  14
мм.


    ƒл€ сохранени€ посто€нных условий испытани€  все  образцы  обрабатывали
одним и тем же  режущим инструментом при одних и тех же режимах  резани€,  а
именно:


    число оборотов при обработке - 540 об/мин;


    число оборотов при отрезании - 280 об/мин;


    подача - 0.15 мм на 1 оборот.


                                    [pic]


    –ис.7-2. ќбразец дл€ испытаний на герметичность


    —хема установки образца дл€ его испытани€ на герметичность показана  на
рис.7-3.


                                    [pic]


    –ис.7-3. —хема дл€ установки образца дл€ испытаний его на
                  герметичность:


                  1- образец; 2- гайка; 3- прокладка; 4- корпус


    ¬ажным  условием  при  проведении  испытаний  €вл€етс€   предупреждение
просачивани€ жидкости между образцом  и  алюминиевой  прокладкой,  ƒл€  этой
цели  при  каждом  испытании  устанавливаетс€  нова€  прокладка  и   образец
зажимаетс€ гайкой посредством ключа с моментом 40-50 кгм.


    ƒл€ испытани€ герметичности чугунов использовалс€ специальный прибор  -
герметометр.


2  ќЌ—“–” ÷»я √≈–ћ≈“ќћ≈“–ј ƒЋя ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј


    √ерметометр   (рис.7-4)   предназначен   дл€   определени€    плотности
(герметичности)  серого  чугуна  различных  марок,  а  также  любых   других
материалов при одностороннем давлением до 1000 атмосфер.



    –ис.7-4. ¬нешний вид герметометра


    Ќа приборе можно подвергать испытанию  на  герметичность  как  образцы,
вырезанные из стандартных проб, так и  образцы,  вз€тые  непосредственно  из
отливок. “олщина образца, в зависимости от рода материала, может  колебатьс€
от 3.5 до 5 мм.


     онструктивна€ схема герметометра приведена на рис.7-5.


    √ерметометр состоит из клапанной системы: всасывающих 3 и нагнетающих 7
клапанов;  плунжерного  насоса  4;  аккумул€тора  9.   ¬се   части   прибора
смонтированы на основании.



[pic]


    –ис.7-5. —хема герметометра


    ќбразец  дл€  испытани€  11  устанавливаетс€   вместе   с   алюминиевой
прокладкой в корпус аккумул€тора 9 и плотно зажимаетс€ гайкой  10.  ∆идкость
дл€  испытани€  находитс€  в  резервуаре  1.  ƒавление  жидкости  измер€етс€
манометром 12. ѕовышение давлени€ в герметометре  осуществл€етс€  плунжерным
насосом 4, который приводитс€ в действие руко€ткой 6, при этом  жидкость  из
резервуара 1 по трубке 2  подаетс€  к  плунжерному  насосу.  —брос  давлени€
осуществл€етс€ винтом 13.


    ѕри испытании  на  герметичность  возможны  разрывы  образцов,  поэтому
наблюдаема€ поверхность образца должна быть  ограждена  прозрачным  защитным
устройством.


    »спытание образцов на герметичность должно производитьс€ при выполнении
следующих условий:


. образец должен быть промыт в бензине;


.  перед  закреплением  образца,  с  целью  удалени€  воздуха,   необходимо
  произвести подкачку жидкости до по€влени€ ее под прокладкой;


. зажатие гайки производитс€ ключом до отказа;


.  контрольна€   поверхность   образца   снова   промываетс€   бензином   и
  высушиваетс€;


. повышение давлени€ должно осуществл€тьс€ ступен€ми 10, 20,  30,  50,  75,
  100, 125, 150 и затем через каждые 50 атмосфер. ƒл€  образцов  с  высокой
  герметичностью  допускаетс€  начинать   испытани€   при   более   высоких
  давлени€х, но не менее, чем за  две  ступени  до  по€влени€  течи.  ¬рем€
  выдержки на каждой ступени - 15 мин;


. образец снимаетс€ после сброса давлени€, при испытании прибор должен быть
  огражден защитным приспособлением.


2  ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» „”√”Ќј


1  “¬≈–ƒќ—“№  ј  ’ј–ј “≈–»—“» ј —¬ќ…—“¬ ћј“≈–»јЋќ¬


    ѕод   твердостью   (“)   понимают   сопротивление   материала   местной
пластической деформации, возникающей при внедрении  в  него  более  твердого
тела - индентора [31]. “вердость  можно  измер€ть  вдавливанием  наконечника
(индентора)  -  способ  вдавливани€,   царапаньем   поверхности   -   способ
царапань€,  ударом  или  по  отскоку  наконечника   -   шарика.   Ќаибольшее
распространение получил метод  вдавливани€.  ¬  результате  вдавливани€  под
достаточно большой нагрузкой поверхностные  слои  металла,  наход€щиес€  под
наконечником  и  вблизи  него,  пластически  деформируютс€.   ѕосле   сн€ти€
нагрузки  остаетс€  отпечаток.  “аким   образом,   твердость   характеризует
сопротивление пластической  деформации  и  представл€ет  собой  механическое
свойство металла.


2  ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» ћ≈“јЋЋќ¬ ћ≈“ќƒќћ Ѕ–»Ќ≈ЋЋя


    ќпределение твердости металла методом Ѕринелл€ осуществл€етс€  по  √ќ—“
9012-59.  ћетод основан на том,  что  в  плоскую  поверхность  металла  (или
другого  материала)  вдавливаетс€  под  посто€нной  нагрузкой  (–)   твердый
стальной шарик; по величине  поверхности  отпечатка,  оставл€емого  шариком,
определ€ют значение “. ƒиаметр отпечатка (в  двух  взаимно  перпендикул€рных
направлени€х) измер€ют с помощью лупы, на окул€ре которой нанесена  шкала  с
делени€ми, соответствующими 0.05 мм. ƒл€  определени€  “  следует  принимать
среднюю из полученных величин.


    „исло твердости по  Ѕринеллю  (Ќ¬)  определ€етс€  отношением  нагрузки,
действующей на шарик к поверхности отпечатка:


    [pic]


                                                                       (7-1)


    где    – - нагрузка на шарик, Ќ;


           F - поверхность отпечатка, м2;


           D - диаметр вдавливаемого шарика, м;


           d - диаметр отпечатка, м.


    «аписываетс€ твердость по Ѕринеллю в единицах Ќ¬, например 300 Ќ¬ (3000
ћѕа). ѕолучаемое  число “ при прочих равных услови€х определ€етс€  диаметром
отпечатка d. ѕоследний тем меньше, чем выше твердость  испытуемого  металла.
ќднако  получение  посто€нной  и  одинаковой  зависимостей  между  величиной
нагрузки  и  диаметром  отпечатка,  необходимы   дл€   точного   определени€
твердости,  сравнительно   надежно   достигаетс€   только   при   соблюдении
определенных условий. ѕри вдавливании шарика на разную глубину, т.е.  разной
нагрузкой дл€ одного и того  же  материала,  не  соблюдаетс€  закон  подоби€
между полученными диаметрами отпечатка.


    Ќаибольшие отклонени€ наблюдаютс€,  если  шарик  вдавливаетс€  с  малой
нагрузкой и составл€ет отпечаток небольшого  диаметра,  или  вдавливаетс€  с
очень  большой  нагрузкой   и   оставл€ет   отпечаток   большого   диаметра,
приближающегос€ по величине к диаметру шарика.  ѕоэтому  твердость  измер€ют
при посто€нном соотношении между величиной нагрузки – и  квадратом  диаметра
шарика D2.


    Ёто соотношение должно быть различным дл€  металлов  разной  твердости.
ћетодом Ѕринелл€ измер€ют твердость  металлов  до  450  Ќ¬.  √осударственным
стандартом установлены нормы дл€ испытаний по Ѕринеллю (таблица 7-1).


    »змерени€ твердости  по  методу  Ѕринелл€  производитс€  на  прессах  -
гидравлических или механических.


3 ѕќ–яƒќ  –јЅќ“џ Ќј ѕќЋ”ј¬“ќћј“»„≈— ќћ ѕ–»Ѕќ–≈ 2109 “Ѕ


    ѕодготовку  прибора  к  работе  по   определению   твердости   металлов
проводитс€ в такой последовательности:


.  в  зависимости  от  условий  испытаний  устанавливаетс€  соответствующий
  наконечник в шпиндель, предварительно сн€в упор;


                                                                 “аблица 7-1


                 ”слови€ испытани€ металлов на “ по Ѕринеллю


|ћеталлы    |“вердос|“олщина   |—оотноше|ƒиаметр  |Ќагрузка|¬ыдержка   |
|           |ть, Ќ¬ |образца,  |ние     |шарика D,|–, кг   |под        |
|           |       |мм        |между – |мм       |        |нагрузкой  |
|           |       |          |и D2    |         |        |,с         |
|„ерные     |140-450|6-3       |– = 30D2|10       |30      |10         |
|           |       |4-2       |        |5        |75      |10         |
|           |       |> 2       |        |2,5      |187,5   |10         |
|„ерные     |( 140  |> 6       |– = 10D2|10       |30      |10         |
|           |       |6-3       |        |5        |25      |10         |
|           |       |> 3       |        |2,5      |62,5    |10         |


. по таблице 7-1 выбираетс€  нагрузка  и  соответствующий  диаметр  шарика,
  устанавливаетс€ на подвеску набор грузов, учитыва€, что рычажна€  система
  с подвесками создает нагрузку 1.839 кЌ;


. на предметный стол устанавливаетс€ контролируемое  по  твердости  изделие
  так, чтобы оно лежало устойчиво и не  имело  возможности  сместитьс€  или
  прогнутьс€ во врем€ испытаний;


. переключатель режима работ устанавливаетс€ в  положение  –”„Ќ.  или  ј¬“.
  ѕереключатель режима работы устанавливаетс€ в положение –јЅќ“ј;


. реле времени устанавливаетс€ на заданное врем€;


.  стол  с  изделием  перемещаетс€  в  верхнее   положение   маховиком   до
  соприкосновени€ с индентором и далее до запирани€ его механизмом останова
  (щелчка электромагнита);


. если переключатель режима  работ  стоит  в  положении  –”„Ќ.,  нажимаетс€
  кнопка  ѕ”— ,  а  если  в   положении   ј¬“.,   нагрузка   прикладываетс€
  автоматически. ѕроисходит внедрение индентора в испытуемое изделие;


. измер€етс€ диаметр отпечатка с помощью микроскопа ћѕЅ-2 и по  стандартным
  таблицам определ€етс€ значение твердости.


3 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћј –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬


1  ћј –ќјЌјЋ»« —“–ќ≈Ќ»я ћ≈“јЋЋќ¬


    ћакроскопический анализ  заключаетс€  в  определении  строени€  металла
невооруженным глазом или при небольшом увеличении  (до  30  раз)  [32].  Ёто
наиболее  простой  метод.  ќн  позвол€ет  сделать   предварительную   оценку
качества металла, а именно, определить плотность  металла  по  наличию  пор,
раковин  и  других  дефектов,  прочность  по  величине   зерна,   химическую
неоднородность по ликвации отдельных элементов и т.д.


    ћакроанализ особенно важен дл€ литейщиков, поскольку по виду  излома  в
местах отделени€ от отливок питателей и других элементов литниковой  системы
можно сделать первые выводы о качестве металла.


                      ћетодом макроанализа определ€ют:


. вид излома  - в€зкий, хрупкий, нафталинистый,  камневидный  (в  стали)  и
  т.д.;


. плотность металла  -  наличие  усадочной  пористости,  рыхлости,  газовых
  раковин, свищей, межкристаллитных трещин;


. дендритное строение, зону транскристаллизации в отливках;


. химическую неоднородность (ликвацию) металла;


. волокнистую структуру деформированного металла;


. структурную и химическую неоднородность  металла  после  термической  или
  химико-термической обработки, наличие отбела в чугунных отливках;


. величину зерна.


2  ћј –ќјЌјЋ»« »«Ћќћј ћ≈“јЋЋј


    »злом, в зависимости от характера  разрушени€  (хрупкого  или  в€зкого)
металла, может быть разным по форме, виду и способности и  отражению  света.
јнализ излома позвол€ет установить многие особенности строени€  металлов,  а
в р€де случаев и причины хрупкого или в€зкого разрушени€.


    ѕо внешнему виду излома различают:


.  кристаллический  (светлый)  излом,   поверхность   разрушени€   которого
  характеризуетс€  наличием  блест€щих  плоских   участков.   “акой   излом
  свойственен хрупкому разрушению;


. волокнистый (матовый) излом,  поверхность  разрушени€  которого  содержит
  весьма мелкие уступы - волокна, образующиес€ при пластической  деформации
  зерен  в  процессе  разрушени€.  Ётот  излом  свидетельствует  о   в€зком
  разрушении. »злом может иметь и смешанный характер.


4 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬


1 ћ» –ќ—“–” “”–ј „”√”Ќј

    —плав железа с углеродом при содержании последнего больше 2.14 %
называетс€ чугуном. Ќаличие эвтектики в структуре чугуна обуславливает его
малую способность к пластической деформации. ѕоэтому чугун используют
исключительно в качестве литейного сплава. „угун, используемый дл€
изготовлени€ отливок, содержит также Si и в качестве неизбежных примесей
Mn, – и S. „угун дешевле стали [32].

    ¬ зависимости от состо€ни€ углерода в чугуне различают:


. белый чугун, в котором весь углерод находитс€  в  св€занном  состо€нии  в
  виде цементита. ¬  виду  высокой  твердости  и  хрупкости,  практического
  значени€ дл€ получени€ отливок не имеет;


. серый  чугун  (—„),  в  котором  углерод  в  значительной  или  полностью
  находитс€  в  свободном  состо€нии   в   форме   пластинчатого   графита.
  –азновидностью —„ €вл€етс€ чугун с вермикул€рной формой графита.


    ’имический состав, и, в частности, содержание углерода не в полной мере
характеризуют свойства чугуна: его структура  и  основные  свойства  завис€т
также  от  процесса  выплавки,  скорости   охлаждени€   отливки   и   режима
термической обработки. —войства  чугуна  определ€ютс€  его  структурой.  Ёта
зависимость  у  чугуна  значительно  сложнее,  чем  у  стали,  так  как  его
структура состоит из металлической основы и включений  графита,  вкрапленных
в  эту  основу.  ƒл€  характеристики  структуры  —„  необходимо   определ€ть
размеры, форму,  распределение  графита,  а  также  структуру  металлической
основы.


    √ќ—“ 3443-77 классифицирует структуру чугуна как по форме графита,  так
и по матрице [32].  ѕри  оценке  графита  определ€ют  форму,  распределение,
количество  и  размеры  включений;  при  оценке  матрицы  -  тип  структуры,
количество   перлита   и   феррита,    дисперсность    перлита;    строение,
распределение,  размер  €чеек  сетки   и   отдельных   включений   фосфидной
эвтектики, количество и размер включений цементита или ледебурита.


    √рафитные включени€ лучше изучать на нетравленых шлифах (при увеличении
100...200), а структуру металлической основы - на травленых (при  увеличении
350...500).


    —ерый чугун маркируетс€  буквами  —„  и  цифрами,  указывающими  предел
прочности при раст€жении (√ќ—“ 1412-79). »злом —„  имеет  серый  цвет  из-за
присутстви€ в его структуре графита. ¬ключени€  графита  в  —„  имеют  форму
лепестков,  которые  в  плоскости  шлифа   имеют   вид   пр€молинейных   или
завихренных пластинок.


    „ем меньше графитовых включений, тем они мельче  и  больше  степень  их
изолированности друг от друга и тем выше  прочность  чугуна.  —„  с  большим
количеством пр€молинейных  крупных  графитовых  включений,  раздел€ющих  его
металлическую основу,  имеет  грубозернистый  излом  и  низкие  механические
свойства. ¬еличина, форма  и  характер  распределени€  графитовых  включений
завис€т от скорости охлаждени€  отливки  и  определ€ютс€  по  типовой  шкале
(√ќ—“ 3443-77).


     оличество графита в чугуне  можно  определить  методом  количественной
металлографии. ƒл€ этого,  использу€  линейный  метод,  определ€ют  объемную
долю, зан€тую графитом и металлической матрицей. «атем  с  учетом  плотности
графита и матрицы определ€ют количество графита:


    —„ раздел€ют по строению металлической основы.


    ‘ерритный чугун. ¬ этом случае металлической  основой  €вл€етс€  феррит
(‘), и весь углерод, имеющийс€ в сплаве, находитс€  в  виде  графита.  „угун
имеет низкую прочность (100...150 ћѕа) и используетс€ дл€  малоответственных
деталей,  испытывающих  небольшие  нагрузки  в  работе,  с  толщиной  стенки
отливки 10...30 мм.


    ‘ерритно-перлитный чугун. —труктура  этого  чугуна  состоит  из  ‘+ѕ  и
включений  графита.  ‘еррит  располагаетс€   вокруг   графитных   включений.
 оличество св€занного  углерода  в  нем  меньше,  чем  в  перлитном  чугуне.
—ледовательно, твердость и прочность также ниже.


    ѕерлитный  чугун.  —труктура  его  состоит  из  перлита  с  включени€ми
графита. “ак как перлит содержит 0.8 % —, то  такое  количество  углерода  в
перлитном чугуне находитс€ в св€занном состо€нии, а остальное  количество  -
в свободном состо€нии (т.е.  в  виде  графита).  ѕерлитную  структуру  имеют
чугуны  марок  —„25-—„45.  ќни   примен€ютс€   дл€   изготовлени€   отливок,
испытывающих динамические нагрузки,  например,  станины  станков,  шестерни,
блоки цилиндров, поршневые кольца и др.


2  ћ» –ќјЌјЋ»« ћ≈“јЋЋќ¬


    ћикроскопический анализ заключаетс€ в исследовании  структуры  металлов
при больших увеличени€х с помощью микроскопа.


    Ќаиболее  простым  и  распространенным  методом  микроанализа  €вл€етс€
оптическа€ (светова€) микроскопи€.  Ётим  методом  изучают  размеры,  форму,
взаимное расположение кристаллов (зерен),  достаточно  крупные  включени€  в
них, некоторые дефекты кристаллического строени€ (двойники, дислокации).


    »сследование микроструктуры  получаемых  серых  чугунов  производим  на
металлографическом микроскопе ћ»ћ-7.


3 ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќЎЋ»‘ќ¬


    »зучение  микроструктуры  металлов  производитс€  в  отраженном  свете,
поэтому поверхность  образца  должна  быть  специально  подготовлена.  “акой
образец называетс€ микрошлифом. ƒл€ изготовлени€ шлифа вырезают  образец  из
исследуемого металла и получают на нем плоскую и блест€щую поверхность.


    ќчень важно (особенно дл€ литых материалов) правильно выбрать место, из
которого  надо  вырезать  образец.  ≈сли  отливка  имеет  различную  толщину
стенки, то вырезать образцы нужно  из  тонко-  и  толстостенной  ее  частей.
ћетод вырезани€ значени€ не имеет. ¬ажно только, чтобы в процессе  вырезани€
не измен€ть структуру металла.


    ¬ырезанные образцы собирают в струбцине по несколько штук в зависимости
от их размера, при этом между образцами помещают прокладки  из  латуни,  что
предотвращает перенос одного материала на другой. »ногда образцы заливают  в
обечайке пластмассой или легкоплавким сплавом.  Ёто  обеспечивает  получение
плоской поверхности шлифа при его обработке.


    Ўлифование   поверхности   образца   провод€т   на   бумажной   шкурке,
последовательно  переход€  от   одной   шкурки   к   другой   с   непрерывно
уменьшающимис€  размерами  абразивных  частиц.  ѕереход   к   обработке   на
следующей шкурке производ€т только после исчезновени€  рисок  от  предыдущей
шкурки.


    ѕолированием получают окончательную зеркальную поверхность шлифа.  „аще
всего используют механическое полирование, когда  на  сукно  нанос€т  мелкие
частицы абразивных материалов - оксиды алюмини€, железа  или  хрома  в  виде
водной  суспензии.  ѕосле  полировани€  микрошлиф  промывают  водой,   затем
спиртом и просушивают фильтровальной бумагой.


4  »«”„≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ


    ¬начале  обычно  изучают  структуру  нетравленного   микрошлифа,   т.е.
непосредственно после полировани€. ѕод  микроскопом  такой  шлиф  имеет  вид
светлого круга, на котором часто можно заметить темные  участки  (серые  или
черные).  Ёто  неметаллические  включени€  -  оксиды,   сульфиды,   нитриды,
силикаты,  графит.  ¬следствие  хрупкости  неметаллические  включени€  могут
выкрашиватьс€  при  шлифовании,  и  тогда  на  поверхности  шлифа   остаютс€
углублени€, которые могут быть  заполнены  абразивными  частицами.  ¬  любом
случае эти углублени€ имеют темный цвет.


    ¬ серых чугунах на нетравленых шлифах наблюдают  включени€  (серые  или
темные) графита. ќценку  количества  графитовых  включений  и  характера  их
распределени€ производ€т также по типовой шкале,  установленной  √ќ—“  3443-
77.


    ѕри  изучении   нетравленного   микрошлифа   литого   материала   часто
обнаруживаетс€ микропористость.


    ѕосле просмотра нетравленого шлифа дл€ более полного изучени€ структуры
сплава шлиф трав€т. “равление осуществл€ют несколькими  способами,  но  чаще
всего  методом  избирательного  растворени€  фаз.  Ётот  метод  основан   на
различии физико-химических свойств  отдельных  фаз  и  пограничных  участков
зерен. ¬ результате различной  интенсивности  растворени€  создаетс€  рельеф
поверхности шлифа.


    ≈сли освещать шлиф падающим светом, то из-за  присутстви€  косых  лучей
образуютс€ теневые картины, по которым  можно  судить  о  структуре  сплава.
Ётот метод позвол€ет  установить  структуру  многофазных  сплавов,  а  также
границы зерен в однофазных сплавах.


    ƒл€ травлени€ микрошлиф полированной стороной погружают  в  раствор  на
некоторое врем€ (до по€влени€ матовой поверхности), затем промывают водой  и
спиртом и высушивают. —оставы растворов  дл€  травлени€  микрошлифов  весьма
разнообразны и завис€т от материала и  цели  исследовани€.  „аще  всего  дл€
исследовани€ микроструктуры железоуглеродистых сплавов используют  2...4  %-
ный раствор азотной кислоты в этиловом спирте.


5   ќЋ»„≈—“¬≈ЌЌјя ћ≈“јЋЋќ√–ј‘»я


    ћетоды  количественной   металлографии   необходимы   дл€   определени€
характеристики    многих    важных    особенностей    структуры:    величины
неметаллических  включений  или  отдельных  фаз,  присутствующих  в  сплаве,
количества включений разных  фаз  сплава,  величины  зерна.  ¬еличина  зерна
вы€вл€етс€ чаще всего после травлени€ микрошлифов. ƒл€  определени€  размера
зерна сравнивают микроструктуру при увеличении в  100  раз  со  стандартными
шкалами [32].


    ќсновной  недостаток  методики  стандартных  шкал  -  оценка  условными
баллами и обусловленный этим ступенчатый, скачкообразный характер шкал.  ƒл€
получени€ более точных и надежных результатов те  же  параметры  могут  быть
оценены  не  визуально,  а  непосредственно  измерены  или  подсчитаны   под
микроскопом или на микрофотографии.


    — этой  целью  используют  методы  стереометрической  металлографии.  ¬
частности, дл€ определени€ фазового и структурного объемного состава  сплава
используетс€ линейный метод –озивал€. Ётот метод  основываетс€  на  принципе
 авельери-Ќоера, согласно которому измерение объемов тел можно  заменить  не
только измерением площадей, но и длин отрезков.  —ущность  линейного  метода
заключаетс€ в том, что видима€ в микроскоп структура,  состо€ща€  из  любого
количества фаз или структурных  составл€ющих,  пересекаетс€  пр€мой  линией.
 онтуры сечений отдельных фаз  или  структурных  составл€ющих  рассекут  эти
линии на отдельные отрезки.

    ≈сли раздельно просуммировать длины отрезков, попавших на каждую из фаз
или структурных составл€ющих сплава, и разделить суммы на общую длину
секущих линий, то полученные частные, согласно принципу  авальери-јкера,
будут равны дол€м объема сплава, которые занимает кажда€ из этих фаз или
структурных составл€ющих.

8 ќЅ–јЅќ“ ј » јЌјЋ»« –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»…


1 ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ќѕ“»ћјЋ№Ќџ’ –ј«ћ≈–ќ¬ ќЅ–ј«÷ј ƒЋя »—ѕџ“јЌ»… Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№


    ƒл€  испытани€  образцов  на  герметичность  необходимо  стремитьс€   к
сокращению  времени,  затрачиваемого  на  проведение   опытов.   ƒл€   этого
испытани€  целесообразно   проводить   при   услови€х,   которые   позвол€ют
обеспечить быстрое просачивание (10-15 минут) жидкости через образец.


    –ис.8-1. —тандартна€ проба


    ќчевидно, чем меньше будет толщина стенки образца,  тем  быстрее  через
него  будет  проникать  жидкость.  —ледовательно,   образец   должен   иметь
минимальную толщину. Ќо, с другой стороны, чем больше будет  толщина  стенки
образца,  тем  вернее  будут   показани€   герметичности.   “аким   образом,
необходимо провести р€д  опытов  с  целью  определени€  оптимальной  толщины
стенки образца и установить зависимость ее от давлени€, при  котором  должно
происходить  просачивание  жидкости  в  сравнительно  небольшой   промежуток
времени. ƒл€ этой цели отлиты три стандартные пробы с размерами:  диаметр  -
30 мм, длина - 340 мм (рис.8-1) из  чугунного  лома  следующего  химического
состава:

    — - 3.47 (;

    Si - 1.18 (;

    Mn - 0.54 (;

    S  - 0.083 (;

    –  - 0.185 (.

    ћеханические свойства: Ќ¬ = 220,

                           (изг = 33.5 кг/мм2,

                           fпр = 3.8 мм.

    »з  каждой  пробы  были  выточены  образцы  с  толщиной  рабочей  части
соответственно 0.5 ; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 3.0 мм.  Ёти  образцы  подвергались
испытанию на герметичность по описанной методике.

    — целью исключени€ случайных ошибок испытани€ образцов на герметичность
проводились дважды. ѕри всех испытани€х  проводилс€  замер  и  фиксировалось
врем€, при которых происходило просачивание керосина (( = 1,18 (≈)  по  всей
контрольной  поверхности  образца.  ќпытами  было  установлено,  что   самое
минимальное  количество  просочившейс€  жидкости,  котора€  наблюдаетс€   на
поверхности образца, составл€ет W ( 0.002  мл.  Ёто  количество  жидкости  в
дальнейшем использовалось дл€ расчета герметичности чугуна.

    –езультаты испытаний герметичности чугунных образцов сведены в  таблицу
8-1.  ¬рем€  просачивани€  керосина  на  контрольной   поверхности   образца
определ€лось с момента воздействи€ на него критического давлени€.

                                                                 “аблица 8-1


|є |толщина |критичес|кол-во    |площадь    |врем€   |гермет|удельна€  |
|  |стенки,(|кое     |просочивше|рабочей    |просачив|ичност|герметично|
|  |,см     |давление|йс€       |поверхности|ани€,   |ь, к≈√|сть,к≈√/см|
|  |        |,–,кг/см|жидкости,W|, см2      |мин.    |      |2         |
|  |        |2       |,см3      |           |        |      |          |
|1 |0.05    |15      |0.02      |1.5        |2       |18    |7200      |
|2 |0.05    |20      |0.02      |1.5        |2       |24    |9600      |
|3 |0.08    |25      |0.02      |1.5        |3       |48    |7500      |
|4 |0.1     |50      |0.02      |1.5        |2       |66    |6600      |
|5 |0.15    |70      |0.02      |1.5        |5       |160   |7100      |
|6 |0.15    |50      |0.02      |1.5        |7       |220   |9600      |
|7 |0.20    |100     |0.02      |1.5        |8       |520   |12600     |
|8 |0.20    |150     |0.02      |1.5        |5       |470   |10200     |
|9 |0.25    |400     |ѕросачивание не наблюдалось                        |
|10|0.25    |400     |ѕросачивание не наблюдалось                        |
|11|0.30    |400      |ѕросачивание не наблюдалось                       |
|12|0.30    |400      |ѕросачивание не наблюдалось                       |


                                    [pic]

    –ис.8-2


    Ќа  рис.8-2  представлена  крива€  герметичности  чугунных  образцов  в
зависимости от их толщины, построенна€ по данным таблицы 8-1.

    ¬  таблице  8-2  приведены  результаты  повторных  испытаний   чугунных
образцов на герметичность в зависимости от их толщины.
                                                                 “аблица 8-2
|є |толщина   |критическо|кол-во   |площадь   |врем€ |герметично|удельна€|
|  |стенки,(,с|е         |просочивш|рабочей   |просач|сть, к≈√  |герметич|
|  |м         |давление, |ейс€     |поверхност|ивани€|          |ность,к≈|
|  |          |–,кг/см2  |жидкости,|и, см2    |, мин.|          |√/см2   |
|  |          |          |W,см3    |          |      |          |        |
|1 |0.06      |20        |0.02     |1.5       |2     |25        |7000    |
|2 |0.06      |15        |0.02     |1.5       |2     |19        |5200    |
|3 |0.1       |18        |0.02     |1.5       |1     |12        |1200    |
|4 |0.12      |30        |0.02     |1.5       |2     |38        |2700    |
|5 |0.12      |50        |0.02     |1.5       |2     |64        |4700    |
|6 |0.12      |50        |0.02     |1.5       |2     |64        |4700    |
|7 |0.16      |250       |0.02     |1.5       |1     |156       |6100    |
|8 |0.2       |150       |0.02     |1.5       |4     |390       |9900    |
|9 |0.25      |400       |ѕросачивание не наблюдалось                     |
|10|0.3       |400       |ѕросачивание не наблюдалось                     |
|11|0.3       |400       |ѕросачивание не наблюдалось                     |
|12|0.3       |400       |ѕросачивание не наблюдалось                     |


                                    [pic]

    –ис.8-3


    Ќа рис.8-3 представлена крива€ герметичности чугуна  в  зависимости  от
толщины стенки образца, построенна€ по данным таблицы 8-2.

    јнализ экспериментальных данных, приведенных  в  таблицах  8-1  и  8-2,
показывает, что герметичность чугунных образцов очень  быстро  возрастает  с
увеличением их величины.

     ривые на рисунках 8-2 и 8-3 построены по данным  таблиц   8-1  и  8-2,
имеют  вид  квадратичной  параболы.  Ёто  дает   основание   полагать,   что
герметичность чугуна  G  €вл€етс€  функцией  от  толщины  стенки  испытуемых
образцов в квадрате, т.е.

    G = f((2).

                                                                       (8-1)


    ƒостоверность  этого  предположени€   также   подтверждаетс€   удельной
герметичностью, котора€ была определена дл€ исследуемых чугунов.

    –асчетные данные удельной герметичности €вл€ютс€ величиной почти одного
пор€дка. Ёто  обсто€тельство  показывает,  что  удельна€  герметичность  дл€
одной  и  той  же  марки  чугуна  должна,  повидимому,  €вл€тьс€   величиной
посто€нной, независ€щей от толщины стенки отливки.

    ¬ результате эксперимента установлено что, оптимальные размеры  рабочей
части образца при испытании его на герметичность  следует  считать:  толщина
стенки ( = 2 мм; диаметр рабочей части d = 1.4 см; площадь рабочей  части  w
= 1.5 см2.

2 »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ¬Ћ»яЌ»я ’»ћ»„≈— ќ√ќ —ќ—“ј¬ј » —“–” “”–џ Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№
         „”√”Ќј


    Ёкспериментальные исследовани€ с целью изучени€ химического  состава  и
структуры чугуна на его герметические свойства состо€ли из  опытных  плавок,
проведенных на лабораторной  индукционной  печи  с  емкостью  тигл€  50  кг.
ќпытные плавки отличались собой по химическому  составу  чугуна.  »з  каждой
опытной плавки отливались образцы и технологические  пробы  дл€  определени€
структуры, механических и герметических свойств  чугуна.  —остав  шихты  дл€
опытных плавок приведен в таблице 8-3:

                                                                 “аблица 8-3


|є     |Ћом чугунный, %         |‘ерросилиций 75%, %  |ѕрисадка сурьмы,|
|      |                        |                     |%               |
|1     |100                     |0.5                  |0.0             |
|2     |100                     |0.5                  |0.05            |
|3     |100                     |0.5                  |0.1             |
|4     |100                     |0.5                  |0.2             |
|5     |100                     |0.5                  |0.4             |
|6     |100                     |0.5                  |0.6             |
|7     |100                     |0.5                  |0.8             |
|8     |100                     |0.5                  |1.0             |


    ѕолучение сурьм€нистого чугуна осуществл€етс€ путем введени€ небольшого
количества металлической сурьмы на  дно  ковша  с  жидким  металлом.  —урьма
примен€етс€ как присадка при производстве  антифрикционных  чугунов  [25]  и
способствует образованию в чугунах более плотной  перлитной  структуры,  что
должно способствовать повышению герметичности отливок.

    ¬ведение сурьмы в  жидкий  чугун  протекает  совершенно  спокойно,  без
выброса металла, выделени€ газов, а так  же  не  сопровождаетс€  световым  и
пиротехническим эффектом.

    “емпература плавлени€ сурьмы 630 (—, температура кипени€ 1635  (—  [6].
“.к.  температура  кипени€   превышает   температуру   выпуска   чугуна   из
индукционной печи, то испарение ее при введении  в  жидкий  чугун  не  имеет
места. —урьма очень  хрупкий  металл  и  легко  истираетс€  в  порошок.  ѕри
обычной температуре сурьма на воздухе не окисл€етс€,  а  при  нагревании  ее
выше точки кипени€ сгорает с выделением белого дыма, состо€щего  из  окислов
сурьмы. —урьма €вл€етс€ очень хорошим антикоррозионным материалом.

    —урьма образует сплавы  с  большинством  металлов,  в  том  числе  и  с
железом, образу€ хрупкие соединени€ легко истирающиес€ в порошок.  ƒиаграмма
состо€ни€ системы Fe - Sb приведена на рис.8-4 [25].

     »з приведенной диаграммы состо€ни€ системы видно, что сурьма и  железо
в жидком состо€нии полностью раствор€ютс€ друг в друге образу€ 2  химических
соединени€  FeSb2  и   Fe3Sb2.  “емпература  плавлени€  первого  химического
соединени€ равна 732  (—,  а  второго  1014.  ∆елезо  в  твердой  сурьме  не
раствор€етс€, а сурьма в твердом железе  имеет  ограниченную  растворимость,
до 5 % по весу. —урьма сильно увеличивает  интервал  затвердевани€  твердого
раствора. ќдин процент  сурьмы  понижает  температуру  начала  затвердевани€
железа на 10.5 (—, а конец затвердевани€ на 105 (— [25].



[pic]

    –ис.8-4. —труктурна€ диаграмма состо€ни€ системы Fe-Sb


    »звестно,  что  при  введении  сурьмы  в  чугун  температура  выделени€
первичного аустенита и затвердевани€ эвтектики понижаетс€.

    ѕрисадка  сурьмы  способствует   стабилизации   перлита   и   повышению
твердости, сдвигает критическую точку S на диаграмме Fe - Sb влево [25].

                                                                 “аблица 8-4


|є  |’имический состав, %                                             |
|   |Sb        |C         |Si        |Mn        |S         |P         |
|1  |0.0       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|2  |0.05      |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|3  |0.1       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|4  |0.2       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|5  |0.4       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|6  |0.6       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|7  |0.8       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |
|8  |1.0       |3.47      |1.18      |0.61      |0.083     |0.185     |


    ѕростота получени€ сурьм€нистого чугуна  дает  возможность  производить
его  в  любом  литейном  цехе  без  установки  какого-либо   дополнительного
оборудовани€ и без усложнени€ технологии литых деталей.

    ƒл€ исследовани€ структуры и свойств сурьм€нистого чугуна, установлени€
его оптимального химического состава, в литейной лаборатории были  проведены
опытные  плавки,  во  врем€  которых  отливались  образцы  дл€  механических
испытаний, технологические  пробы  и  опытные  детали  дл€  производственных
испытаний.

    ’имический состав исследуемых чугунов опытных плавок приведен в таблице
8-4.

1 ћј –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј


    ѕрисадка  сурьмы  существенно  измен€ет  характер  излома  чугуна.   Ќа
фотографии (рис.8-5)  представлен  внешний  вид  изломов  исходного  чугуна.
ƒанные образцы получены в результате опытных плавок.



    –ис.8-5. ¬нешний вид изломов серого и сурьм€нистого чугунов



    –ис.8-6. »злом исходного серого чугуна



    –ис.8-7. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.05 %



    –ис.8-8. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.1 %



    –ис.8-9. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.2 %



    –ис.8-10. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.4 %



    –ис.8-11. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.6 %



    –ис.8-12. »злом чугуна с содержанием сурьмы 0.8 %



    –ис.8-13. »злом чугуна с содержанием сурьмы 1.0 %



    ѕлавка велась в индукционной печи с машинным генератором.

    —остав исходной шихты:

    ѕрактически 100 % машинного  чугунного  лома  (тормозные  колодки  ж.д.
вагонов). ћодифицирование производилось в ковше емкостью 50 кг  измельченным
75  %  ферросилицием,  который  вводилс€   на   дно   ковша,   совместно   с
металлической сурьмой. ћассы модификаторов соответственно: 75 % FeSi  -  250
г, Sb - 0(1 % (от массы металла).

    “емпература  выпуска  1410(1420  ∞—.  «аливались  стандартные   образцы
диаметром 30 мм из ковша емкостью 50 кг.

    Ѕыли отлиты образцы следующего химического  состава  (по  3  на  каждый
состав) приведенного в таблице 8.4.

    ќписание макроструктуры  исследуемых образцов (рис.8-5).

    ќбразец 1 (рис.8-6).

    »сходный чугун.

    »злом темно-серый, рыхлый, рваный.  ¬  центре  наблюдаетс€  увеличенна€
рыхлота к периферии образца  макроструктура  измельчаетс€  литейной  корочки
практически не видно, видимые раковины отсутствуют.

    ќбразец 2 (рис.8-7).

    ѕри присадке сурьмы 0.05 % излом светлее чем у образца 1, зерно крупное
но мельче чем у исходного металла, раковины отсутствуют, на периметре  излом
мелкозернистый прослеживаетс€ литейна€ корочка толщиной 0.5мм.

    ќбразец 3 (рис.8-8).

    Ќа  образце  с  присадкой  Sb  0.1  %   €вных   видимых   изменений   в
макроструктуре нет. »злом более светлый и мелкозернистый по  всему  сечению,
раковины отсутствуют. ѕоверхность излома менее рвана€.

    ќбразец 4 (рис.8-9).

    ѕри присадке Sb 0.2 %  цвет  излома  более  светлый  и  мелкозернистый.
ћакроструктура излома равномерна€, рыхлоты отсутствуют.

    ќбразец 5 (рис.8-10).

    —одержание сурьмы 0.4 %.

    »злом более светлый  по  сравнению  с  предыдущими  образцами  и  более
мелкозернистый, просматриваютс€ более светлые блест€щие включени€ в  центре,
на периферии имеетс€ песочна€ раковина.

    ќбразец 6 (рис.8-11).

    —одержание сурьмы 0.6 %.

    »злом  по  прежнему  светло-серый  и  мелкозернистый  по  сравнению   с
предыдущими образцами. –ваностей на поверхности нет.

    ќбразец 7 (рис.8-12).

    —одержание сурьмы 0.8 %.

    »злом более мелкозернистый и  светлее  -  мышиный  цвет.  Ќа  периферии
имеетс€ засор.

    ќбразец 8 (рис.8-13).

    —одержание сурьмы 1.0 %.

    »злом светло-серый очень мелкозернистый, зерно равномерно  распределено
по всему  полю  излома,  на  периферии  находитс€  тонка€  отбеленна€  корка
0.1(0.2 мм.

2 ћ» –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј


    ќдновременно с резким изменением макроструктуры чугуна, присадка сурьмы
оказывает  значительное  вли€ние   и   на   его   микроструктуру.   введение
незначительного количества сурьмы в чугун способствует  измельчению  перлита
и образованию гнездообразного и точечного графита (рис. 8-14 ( 8-21).

    —  увеличением  сурьмы  в  чугуне  уменьшаетс€  количество  и   размеры
пластинчатого графита, а так же количество феррита.

    ¬ чугунах с содержанием сурьмы 0.2 - 0.4 %  уже  полностью  отсутствует
свободный  феррит  и  нар€ду  с  образовавшимс€  гнездообразным  и  точечным
графитом присутствует и мелкий пластинчатый графит.

    ѕри содержании сурьмы в чугуне 0.6 - 1.0 % дол€  пластинчатого  графита
еще более уменьшаетс€, а гнездобразного увеличиваетс€.

    ÷ементитные включени€ в сурьм€нистых чугунах обнаруживаютс€ обычно  при
содержании сурьмы  более  1.0  %.  ѕо€вление  отдельных  зерен  цементита  в
структуре чугуна повышает его твердость.

3 ¬Ћ»яЌ»≈ —”–№ћџ Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ „”√”Ќј


    ќписанные  изменени€  структуры  чугуна  привод€т   к   повышению   его
герметичности.  Ёто   происходит   из-за   по€влени€   перлитной   структуры
измельчени€ пластинчатого графита и образовани€ точечного и  гнездообразного
графита, что исключает расклинивающее действие  жидкости  (из-за  уменьшени€
количества  концентраторов  напр€жени€   между   кристаллами   металлической
матрицы).



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-14. »сходный серый чугун



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)

    –ис.8-15. „угун с содержанием сурьмы 0.05 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)

    –ис.8-16. „угун с содержанием сурьмы 0.1 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-17. „угун с содержанием сурьмы 0.2 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-18. „угун с содержанием сурьмы 0.4 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-19. „угун с содержанием сурьмы 0.6 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-20. „угун с содержанием сурьмы 0.8 %



                             до травлени€ (х120)



                           после травлени€ (х270)


    –ис.8-21. „угун с содержанием сурьмы 1.0 %



ќпытами установлено, что при присадке  сурьмы  0.1  %  и  более  на  образце
толщиной  (  =  2  мм   при  давлении  150  атм  просачивание  жидкости   не
наблюдаетс€.  Ќа  образцах  без  сурьмы  просачивание  жидкости  при   таком
давлении имеет место.

3 ћ≈’јЌ»„≈— »≈ —¬ќ…—“¬ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј


    »спытани€ механических свойств сурьм€нистого  чугуна  производилось  по
стандартным методикам (√ќ—“ 24812-81). ¬ таблице 8.5 приведены  механические
свойства чугуна с присадкой сурьмы от 0.0 до 1.0 %.  ќбразцы  дл€  испытаний
имеют химический состав представленный в таблице 8.4.

                                                                 “аблица 8.5

|є        |Sb, %    |ћеханические свойства                             |
|         |         |(изг,    |(р,      |(сж,     |fпр,     |HB       |
|         |         |10-7(    |10-7(    |10-7(    |10-3  м  |         |
|         |         |Ќ/м2     |Ќ/м2     |Ќ/м2     |         |         |
|1        |0.0      |33.5     |13.5     |66.2     |3.8      |220      |
|2        |0.05     |30.9     |13.3     |66.5     |3.7      |226      |
|3        |0.1      |28.3     |13.1     |66.3     |3.6      |239      |
|4        |0.2      |27.9     |12.9     |66.9     |3.5      |244      |
|5        |0.4      |23.8     |12.7     |67.3     |3.2      |267      |
|6        |0.6      |18.4     |9.1      |66.9     |2.5      |282      |
|7        |0.8      |18.0     |9.2      |67.5     |2.6      |299      |
|8        |1.0      |17.0     |7.3      |68.3     |2.4      |316      |


    ѕо данным таблицы 8.5  были  построены  кривые  изменени€  механических
свойств серого чугуна в зависимости от содержани€ сурьмы (рис.8-22 - 8-26).

    »з приведенных кривых видно, что с повышением присадки сурьмы прочность
при  изгибе,  прочность  при  раст€жении  и  стрела  прогиба  понижаютс€,  а
прочность при сжатии практически не измен€етс€.

    “вердость равномерно повышаетс€  и  достигает  316  HB  дл€  чугунов  с
содержанием сурьмы 1.0 %.

    ѕрисадка сурьмы резко измельчает структуру чугуна и переводит свободный
графит  из  пластинчатого  состо€ни€  в  гнездообразную  и  точечную  форму.
ќтсюда, казалось  бы,  что  механические  свойства  сурьм€нистого  чугуна  в
соответствии с  существующими  теоретическими  положени€ми  должны  были  бы
повышатьс€.

    [pic]

    –ис.8-22

      [pic]


    –ис.8-23

    [pic]


    –ис.8-24

    [pic]


      –ис.8-25


    [pic]

    –ис.8-26


    ќднако,  сурьм€нистых  чугунах  это   не   наблюдаетс€.   Ќесмотр€   на
мелкозернистое строение и равномерное  распределение  свободного  графита  в
виде  гнезд  или  точек,  механические  показатели  имеют  €рко   выраженную
тенденцию с увеличением присадки сурьмы  к  снижению.  »сключением  €вл€ютс€
прочность  на   сжатие   и   твердость.   ѕонижение   механических   свойств
сурьм€нистых чугунов объ€сн€етс€, повидимому тем, что феррит в этих  чугунах
получаетс€ твердым  и  хрупким  в  сравнении  с  ферритом  в  обычных  серых
чугунах.



9  ќ’–јЌј “–”ƒј


1  јЌјЋ»« ¬ќ«ћќ∆Ќџ’ ќѕј—Ќџ’ »  ¬–≈ƒЌџ’  ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬≈ЌЌџ’  ‘ј “ќ–ќ¬ ѕ–»
         –јЅќ“≈ ¬ Ћ»“≈…Ќќ… ЋјЅќ–ј“ќ–»»


    ќ“ ЋќЌ≈Ќ»я ќ“ Ќќ–ћј“»¬Ќќ√ќ ћ» –ќ Ћ»ћј“ј

    ќсновными вредными факторами, св€занными с загр€знением воздушной среды
в литейной  лаборатории  €вл€ютс€  пыль  и  аэрозоли  конденсации  металлов,
выделени€  вредных  паров  и  газов,  тепловыделени€   от   технологического
оборудовани€.

    ќ—¬≈ў≈ЌЌќ—“№

    ¬  литейной  лаборатории  недостаточное  освещение,  а  как   следствие
повышены утомл€емость и производственный травматизм.

    ѕќ¬џЎ≈ЌЌџ… ”–ќ¬≈Ќ№ ЁЋ≈ “–ќћј√Ќ»“Ќќ√ќ ѕќЋя

    ¬  литейной  лаборатории   единственными   источниками   Ёћѕ   €вл€ютс€
индукционна€ печь (2560 √ц) и машинный генератор к этой печи.

    ѕќ¬џЎ≈ЌЌџ… ”–ќ¬≈Ќ№ Ў”ћј » ¬»Ѕ–ј÷»»

    »сточниками  шума  и  вибрации  в  литейной  лаборатории  €вл€етс€  все
лабораторное оборудование, так  например:  машинный  генератор;  смешивающие
бегуны; обдирочный станок; сверлильный станок; шарова€ мельница.

    ќѕј—Ќќ—“№ “–ј¬ћ»–ќ¬јЌ»я

    »сточником такой опасности €вл€етс€, все вышеперечисленное лабораторное
оборудование.

    ќѕј—Ќќ—“№ ѕќ–ј∆≈Ќ»я ЁЋ≈ “–ќ“ќ ќћ

    »сточником такой опасности €вл€етс€, все технологическое  оборудование.
Ќо основным источником опасности €вл€етс€ индукционна€ печь.

    ѕќ∆ј–Ќјя ќѕј—Ќќ—“№

    »сточники пожарной опасности:

индукционна€ печь и жидкий металл;

сушильные шкафы;

электросварка.

2  ћ≈–ќѕ–»я“»я, Ќјѕ–ј¬Ћ≈ЌЌџ≈  Ќј  ”—“–јЌ≈Ќ»≈  »  —Ќ»∆≈Ќ»≈  ¬џя¬Ћ≈ЌЌџ’
         ќѕј—Ќџ’ » ¬–≈ƒЌџ’ ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬≈ЌЌџ’ ‘ј “ќ–ќ¬


    ќ“ ЋќЌ≈Ќ»я ќ“ Ќќ–ћј“»¬Ќќ√ќ ћ» –ќ Ћ»ћј“ј, «јѕџЋ≈ЌЌќ—“№ » «ј√ј«ќ¬јЌЌќ—“№

    «начительное количество  пыли  выдел€етс€  при  изготовлении  различных
формовочных смесей, выбивке отливок и очистке  лить€.   ќсоба€  опасность  в
ней  обуславливаетс€  высоким  содержанием  оксида  кремни€  (94%-99%).  ѕри
плавке  возможно  загр€знение   воздушной   среды   аэрозол€ми   конденсации
металлов, которые  оказывают  неблагопри€тное  действие  при  поступлении  в
организм работающего.

    √ќ—“  12.1.005-88  ——Ѕ“.  ¬оздух   рабочей   зоны.   ќбщие   санитарно-
гигиенические требовани€.

    Ќормируемые параметры:
   1. оптимальные:

                   . “емпература 20 - 22 (—;

                   . ќтносительна€ влажность воздуха не более 40 - 60%;

                   . —корость движени€ воздуха 0.3 м/с.


   5. допускаемые:
                   . “емпература  15 - 21 (—;

                   . ќтносительна€ влажность воздуха не более 75%;

                   . —корость движени€ воздуха (не более) 0.4 м/с.


    ѕо вредным выбросам:

   1. ÷инка окись (не более) 5 мг/м3;

   2.  ремни€ окись (не более) 1 мг/м3;

   3. —урьмы окись (не более) 5 мг/м3.

    ѕоэтому  рекомендуетс€  во  врем€  формовки  и   выбивки   пользоватьс€
респиратором, а также использовать общеобменную и местную вентил€ции.

    ќ—¬≈ў≈ЌЌќ—“№

    ѕри искусственном освещении нормируемое значение освещенности  по  —Ќиѕ
II-4-79 составл€ет 200 лк.

    ƒл€ улучшени€ освещени€ помещений литейной лаборатории надо  установить
лампы  дневного  света  на  место  и  дл€  оборудовани€,  требующего  этого,
поставить местное освещение.

    ѕќ¬џЎ≈ЌЌџ… ”–ќ¬≈Ќ№ ЁЋ≈ “–ќћј√Ќ»“Ќќ√ќ ѕќЋя

    ƒл€   электромагнитных   полей   радиочастот   напр€женность   Ёћѕ   по
электрической  составл€ющей  не  должна  превышать  50  ¬/м,  по   магнитной
составл€ющей 5 ј/м (√ќ—“ 12.1.006-76).

    ¬о врем€ ведени€ плавки рекомендуетс€ пользоватьс€ защитными  экранами,
оператор плавки не должен находитс€  длительное  врем€  р€дом  с  работающим
индуктором.

    ѕќ¬џЎ≈ЌЌџ… ”–ќ¬≈Ќ№ Ў”ћј » ¬»Ѕ–ј÷»»

    ѕо √ќ—“ 12.1.003-83 ——Ѕ“ норма дЅ по октавам составл€ет:

                                                                 “аблица 9-1

|–абочее место   |—реднегеометрические частоты октавных полос, √ц      |
|                |63 |125  |250 |500 |1000 |2000 |4000 |8000 |дЅа |
|ƒопускаемые в   |94 |87   |72  |78  |75   |73   |71   |70   |80  |
|лаборатории     |   |     |    |    |     |     |     |     |    |


    ƒопустимые  значени€  вибрации  при  интегральной  оценке   по  частоте
нормируемого параметра дл€ длительности воздействи€ 480 мин :

    по виброускорению - Z,X,Y = 4 м/c2;

    по виброскорости - 4 м/с(10-2;

    дл€ частот 16 - 1000 √ц - дЅ 118 (√ќ—“ 12.1.012-91)

    ¬о врем€ работы на лабораторном  оборудовании  надо  использовать  дл€:
электро-индукционной печи ботинки на толстой подошве;  смешивающих  бегунов,
сверлильного станка и шаровой мельницы звукоизолирующие наушники.

    ќѕј—Ќќ—“№ “–ј¬ћ»–ќ¬јЌ»я

    ќпасность травмировани€ на рабочем месте определ€ют по  √ќ—“  12.0.004-
79.

    ќпасность травмировани€ в текущее врем€ в основном обусловлена  большим
износом оборудовани€. ѕоэтому дл€ уменьшени€  опасности  травмировани€  надо
при  работе   соблюдать   меры   техники   безопасности.   ѕри   работе   на
технологическом  оборудовании  установить  ограждающие  экраны  на   силовом
оборудовании  а  также  провести  реконструкцию   и   ремонт   существующего
оборудовани€.

    ќѕј—Ќќ—“№ ѕќ–ј∆≈Ќ»я ЁЋ≈ “–ќ“ќ ќћ

    ѕо √ќ—“ 12.1.038-82 Ќапр€жение прикосновени€ и уровни токов составл€ют:

    дл€ тока частотой 50 √ц (не более) - U=2¬, I=0.3 мA.

    »з за большого износа индукционной печи  возникает  отпотевание  витков
индуктора  и,  как  следствие,  опасность  межвиткового  замыкани€.  —  этой
опасностью   боретс€   оператор   плавки.   ѕоэтому    возможно    поражение
электротоком. ƒл€ устранени€ этой опасности предусматриваетс€:

   . установка защитных заземлений;

   . при эксплуатации индукционной печи работать в асбестовых перчатках  на
     войлочной основе;

   .  догрузку  шихты   в   печь   производить   только   при   отключенном
     электропитании.

    ѕќ∆ј–Ќјя ќѕј—Ќќ—“№

    ѕожарна€ опасность нормируетс€ по √ќ—“ 12.1.033-81.

    ƒл€ обеспечени€  пожарной  безопасности  надо  поддерживать  пор€док  в
лаборатории,  не  допускать  нагромождени€  пожароопасных   веществ.   »меть
действующие огнетушители (желательно порошковые или на CO2).

    –ј—„≈“ ћ≈—“Ќќ… ¬џ“я∆Ќќ… ¬≈Ќ“»Ћя÷»» ќ“ ЁЋ≈ “–ќ-»Ќƒ” ÷»ќЌЌќ… ѕ≈„»

    –асчет местной вентил€ции на плавильном участке ведем базиру€сь на [7].

    ¬џЅќ–  ќЌ—“–” ÷»» ћ≈—“Ќќ√ќ ќ“—ќ—ј

    “.к. индукционна€ печь €вл€етс€ интенсивным источником  тепла,  то  над
ней присутствует устойчивое струйное течение, а значит, основыва€сь на  [7],
мы выбираем зонт с неравномерным всасыванием по площади.

    –адиус источника вредных веществ r = 0.15 м.

    ƒл€ отсоса улавливающего  приточную   струю   в   пределах   разгонного
участка высота зонта выбираетс€ из соотношени€ (h (  4r),  также  необходимо
удал€ть вредные выбросы в виде окисла сурьмы.

    h = 4(0.15 = 1.1 м.

    ќсновные параметры зонта:

    Rзонта = r+0.24(h = 0.414 м,

    R1 = 0.8(R = 0.8(0.414 = 0.3312 м,

    R2 = 0.6(Rзонта = 0.6(0.414 = 0.248 м,

    R4 = 0.7(R3 = 0.7(0.15 = 0.105 м.

                                    [pic]

    –ис.9-1. —хема «онта:

корпус зонта;

всасывающий конус.

    »—’ќƒЌџ≈ ƒјЌЌџ≈ ƒЋя –ј—„≈“ј

    r = 0.15 (м),

    Q = 50000(0.55 = 27500 (¬т); по [12] тепловыделение  в  воздух  рабочей
зоны дл€ печи мощностью 50 к¬т составл€ет 55%,

                                    [pic]

    –ис.9-2. —хема местной вентил€ции

    wb = 0.05 (м/с),

    h = 1.1 (м),

    R = 0.414 (м),

    Gsb = 31.25 (мг/с) (врем€ плавки / суммарный угар Sb).

    h2 = 10 см; h4 = 20 см;  h6 = 7 м; h8 = 50 см;

    h10 = 20 см; 1 - местный отсос; 2 - шиберна€ задвижка;

    7 - скруббер ¬ентури; 9 - вентил€тор; 11 - факельный выброс.

    ¬џ„»—Ћя≈ћ ќ—≈¬”ё — ќ–ќ—“№ UM  » –ј—’ќƒ ¬ќ«ƒ”’ј ¬ —“–”≈ Ќј  ”–ќ¬Ќ≈
    ¬—ј—џ¬јЌ»я L—“–:

    [pic]          (9-1)

    [pic]                     (9-2)

    ќѕ–≈ƒ≈Ћя≈ћ «Ќј„≈Ќ»≈ ѕќѕ–ј¬ќ„Ќќ√ќ  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ј, ”„»“џ¬јёў≈√ќ ѕќƒ¬»∆Ќќ—“№
    ¬ќ«ƒ”’ј ¬ ѕќћ≈ў≈Ќ»»:

    [pic]                    (9-3)

    где          F - площадь всасывающего отверсти€, м2;

                 Fстр - площадь сечени€ затопленной струи, м2, на  разгонном
                 участке Fстр = Fисточника;

                 wb - скорость движени€ воздуха в помещении, м/с.

    [pic]                              (9-4)

    ѕќ √–ј‘» ” 1.4 [7] ќѕ–≈ƒ≈Ћя≈ћ ќ“Ќќ—»“≈Ћ№Ќџ…  ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќџ… –ј—’ќƒ ќ“—ќ—ј:

    [pic]

    ¬џ„»—Ћя≈ћ ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќџ… –ј—’ќƒ ќ“—ќ—ј, ќЅ≈—ѕ≈„»¬јёў»… ѕќЋЌќ≈ ”Ћј¬Ћ»¬јЌ»≈
    —“–”» ѕ–» ћ»Ќ»ћјЋ№Ќќ… ѕ–ќ»«¬ќƒ»“≈Ћ№Ќќ—“» ќ“—ќ—ј:

    [pic]                        (9-5)

    [pic]

    Ќј’ќƒ»ћ ћј —»ћјЋ№Ќ”ё » ќ“Ќќ—»“≈Ћ№Ќ”ё »«Ѕџ“ќ„Ќ”ё  ќЌ÷≈Ќ“–ј÷»» ¬–≈ƒЌџ’
    ¬≈ў≈—“¬ ¬ ”ƒјЋя≈ћќћ ¬ќ«ƒ”’≈, —ќќ“¬≈“—“¬”ёў»≈ –≈∆»ћ” ѕ–≈ƒ≈Ћ№Ќќ√ќ
    ”Ћј¬Ћ»¬јЌ»я:

    [pic]                           (9-6)

    где    G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

                 Cпр - концентраци€ вредных  примесей  в  приточном  воздухе
                 общеобменной вентил€ции, мг/м3;

                 —пред = 0, т.к. других источников выделени€ вредных веществ
                 нет.

    [pic]

    [pic]                             (9-7)

ѕƒ  рабочей зоны по содержанию сурьмы не должно превышать 5 мг/м3.

[pic]

    ¬џ„»—Ћя≈ћ «Ќј„≈Ќ»≈ Ѕ≈«–ј«ћ≈–Ќќ√ќ  ќћѕЋ≈ —ј ћ:

    [pic]                           (9-8)

    где    Gр  -  приход€щеес€  на  1  отсос  количество  газовой  примеси,
                 выдел€ющейс€  в   единицу   времени   от   рассредоточенных
                 источников не снабженных местными отсосами, мг/с;

                 G - производительность источника по газовым выбросам, мг/с;

    [pic]

    Ќј’ќƒ»ћ  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ Ё‘‘≈ “»¬Ќќ—“» ”Ћј¬Ћ»¬јЌ»я ¬–≈ƒЌџ’ ¬≈ў≈—“¬ ( = G”/G
    »  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ Ё‘‘≈ “»¬Ќќ—“» ќ“—ј—џ¬јЌ»я ¬–≈ƒЌџ’ ¬≈ў≈—“¬ K( =
    Lќ“/Lѕ–.ќ“.:

    [pic]                           (9-9)

    ћетодом подбора решаем систему уравнений, откуда находим k (.

    k( = 1.12.

    ќѕ–≈ƒ≈Ћя≈ћ “–≈Ѕ”≈ћ”ё ѕ–ќ»«¬ќƒ»“≈Ћ№Ќќ—“№ ќ“—ќ—ј, ќЅ≈—ѕ≈„»¬јёў”ё
    ќѕ“»ћјЋ№Ќ”ё Ё‘‘≈ “»¬Ќќ—“№ ”Ћј¬Ћ»¬јЌ»я ¬–≈ƒЌџ’ ¬≈ў≈—“¬:

    [pic]                                 (9-10)

    [pic]

3 Ё ќЋќ√»„≈— »≈ ѕ–ќЅЋ≈ћџ ќ“¬јЋќ¬ Ћ»“≈…Ќќ√ќ ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬ј


    Ћитейное   производство   €вл€етс€   основной   заготовительной   базой
машиностроени€. ќколо 40% всех  заготовок,  используемых  в  машиностроении,
получают литьем. ќднако, литейное производство €вл€етс€  одним  из  наиболее
экологически неблагопри€тных.

    ¬  литейном  производстве   примен€етс€   более   100   технологических
процессов, более 40 видов св€зующих , более 200 противопригарных покрытий.

    Ёто привело к тому, что  в  воздухе  рабочей  зоны  встречаетс€  до  50
вредных веществ, регламентированных санитарными  нормами.  ѕри  производстве
1т чугунных отливок выдел€етс€:

      . 10..30 кг - пыли;

      . 200..300 кг - оксида углерода;

      . 1..2 кг - оксида азота и серы;

              . 0.5..1.5 г - фенола, формальдегида, цианидов и др.;

              . 3 м3 - загр€зненных сточных вод  может  поступить  в  водный
                бассейн;

      . 0.7..1.2 т - отработанных смесей в отвал [10].

    ќсновную массу отходов литейного производства  составл€ют  отработанные
формовочные и стержневые смеси и шлак.  ”тилизаци€  этих  отходов  литейного
производства наиболее актуальна, т.к.  несколько  сот  гектаров  поверхности
земли занимают вывозимые ежегодно в отвал смеси [10], в ќдесской области.

    ¬ цел€х снижени€ загр€знени€ почв различными промышленными  отходами  в
практике охраны земельных ресурсов предусматриваютс€ следующие меропри€ти€:

утилизаци€;

обезвреживание методом сжигани€;

захоронение на специальных полигонах;

организаци€ усовершенствованных свалок [11].

    ¬ыбор  метода  обезвреживани€  и  утилизации  отходов  зависит  от   их
химического состава и степени вли€ни€ на окружающую среду.

    “ак,   отходы   металлообрабатывающей,    металлургической,    угольной
промышленности, содержат  частицы  песка,  породы  и  механические  примеси.
ѕоэтому   отвалы   измен€ют   структуру,   физико-химические   свойства    и
механический состав почв.

    ”казанные отходы используют при строительстве дорог, засыпке котлованов
и  отработанных  карьеров  после  обезвоживани€.   ¬   тоже   врем€   отходы
машиностроительных  заводов  и  химических  предпри€тий,   содержащие   соли
т€желых  металлов,  цианиды,   токсичные   органические   и   неорганические
соединени€,  утилизации  не  подлежат.   Ёти   виды   отходов   собирают   в
шламонакопители, после чего их засыпают,  утрамбовывают  и  озелен€ют  место
захоронени€ [12].

    ‘енол  -  наиболее  опасное   токсичное   соединение,   наход€щеес€   в
формовочных и стержневых смес€х. ¬ тоже врем€ исследовани€  показывают,  что
основна€ часть фенолсодержащих смесей,  прошедших  заливку,  практически  не
содержит фенола и не представл€ет  собой  опасности  дл€  окружающей  среды.
 роме того, фенол, несмотр€ на его высокую токсичность,  быстро  разлагаетс€
в почве [13].  —пектральный  анализ  отработанных  смесей  на  других  видах
св€зующего показал отсутствие  особоопасных  элементов:  Hg,  Pb,  As,  F  и
т€желых металлов [13]. “.е., как  показывают  расчеты  данных  исследований,
отработанные  формовочные  смеси  не  представл€ют   собой   опасности   дл€
окружающей среды и не  требуют  каких-либо  специальных  меропри€тий  по  их
захоронению [13]. Ќегативным фактором €вл€етс€ само  существование  отвалов,
которые создают непригл€дный пейзаж, нарушают ландшафт.   роме  того,  пыль,
уносима€ с отвалов ветром, загр€зн€ет окружающую среду [14]. ќднако,  нельз€
сказать,  что  проблема  отвалов  не  решаетс€.  ¬   литейном   производстве
существует целый р€д технологического оборудовани€,  позвол€ющего  проводить
регенерацию формовочных песков и использовать их  в  производственном  цикле
неоднократно.  —уществующие  методы  регенерации  традиционно   дел€тс€   на
механические,     пневматические,     термические,     гидравлические      и
комбинированные.

    ѕо данным ћеждународной комиссии по регенерации песков, в 1980 г. из 70
опрошенных литейных предпри€тий «ападной ≈вропы  и  японии  45  использовали
установки механической регенерации [15].

    ¬  тоже  врем€,  литейные  отработанные  смеси  -  хорошее  сырье   дл€
стройматериалов:  кирпича,  силикатного   бетона,   и   изделий   из   него,
строительных растворов, асфальтобетона дл€ дорожных  покрытий,  дл€  отсыпки
полотна железных дорог [10].

    »сследовани€  —вердловских  ученых  (–осси€)   показали,   что   отходы
литейного  производства   обладают   уникальными   свойствами:   ими   можно
обрабатывать осадки сточных вод  (дл€  этого  пригодны  существующие  отвалы
литейного  производства);  защищать  стальные   конструкции   от   почвенной
коррозии [16].   —пециалисты  „ебоксарского  завода  промышленных  тракторов
(–осси€) использовали пылевидные отходы регенерации в качестве  добавки  (до
10%) при производстве силикатного кирпича [10].

    ћногие  литейные  отвалы  используютс€  как  вторичное  сырье  в  самом
литейном   производстве.   “ак,   например,   кислый   шлак   сталелитейного
производства  и  феррохромовый  шлак  примен€ютс€  в  технологии  шликерного
формообразовани€ при литье по выплавл€емым модел€м [17].

    ¬ р€де случаев отходы машиностроительных и металлургических производств
содержат  значительное  количество  химических  соединений,  которые   могут
представл€ть ценность как сырье и использоватьс€ в виде дополнени€  к  шихте
[18].
    –ассмотренные вопросы улучшени€ экологической обстановки при
производстве литых деталей позвол€ет сделать вывод о том, что в литейном
производстве можно комплексно решать весьма сложные экологические проблемы.



10 ¬џ¬ќƒџ


    –езультатом данной работы €вилась  разработанна€  технологи€  получени€
тонкостенных ребристых радиаторов в песчано-глинистые сырые  формы,  котора€
имеет р€д особенностей:

     . выбор разъема модели и формы по диагонали;

     . применение при формовке пенополистироловых вкладышей, выжигаемых  при
       заливке;

     . вентилирование полости формы через  систему  выпоров  и  газоотводные
       наколы дл€ каждого ребра;

     . применение прот€жного шаблона при извлечении модели из формы;

     . совмещение функций выпора и прибыли.

    Ёти технологические особенности обеспечивают улучшение газового  режима
формы,  предотвращают  засоры,  а  также   полную   проливаемость   отливки.
ѕрименение разработанной технологии  практически  полностью  исключило  брак
отливок по недоливам, газовым, усадочным и песчаным раковинам.

    –азработанна€  математическа€  модель  скорости  затвердевани€  отливки
позвол€ет уже на стадии проектировани€ по химическому составу,  механическим
свойствам, конфигурации, судить о возможной структуре будущей  отливки.  „то
позвол€ет   конструктору-технологу   своевременно   вносить   изменени€    и
коррективы в разрабатываемую технологию.

    “ак  в  результате  просчета  математической   модели   получено,   что
структурой отливки  теплообменник €вл€етс€ феррит+графит  с  незначительными
включени€ми перлита. Ёто в последствии и подтвердилось на  практике.

    ƒл€ создани€ более  плотной  перлитной  структуры  необходимо  изменить
скорость   кристаллизации   или   химический   состав   металла.   »зменение
химического состава металла по  технологическим  причинам  в  данном  случае
более приемлемо.  ѕри  изменении  химического  состава  дл€  создани€  более
плотной структуры примен€лась сурьма, т.к.  присадка  данного  компонента  в
металл (на дно ковша) не представл€ет собой никаких трудностей и возможна  в
любом литейном цехе.

    ¬ результате проведенных  экспериментов  вы€влено,  что  незначительна€
присадка сурьмы измен€ет его структуру. ѕреобладающей структурой  становитс€
перлит+графит, причем графитовые включени€  измельчаютс€,  более  равномерно
распредел€ютс€ по сечению отливки и стрем€тс€ к шаровидной  форме.  ¬се  это
повышает герметичность получаемого чугуна, а следовательно и отливки.

    ѕо  результатам  экспериментов  вы€влена   оптимальна€   в   процентном
соотношении присадка сурьмы обеспечивающа€ герметичность  данной  отливки  и
не ухудшающа€ ее механических свойств.

    ѕри  получении  отливок  работающих   при   повышенном   давлении   дл€
обеспечени€ их герметичности необходимо произвести присадку  сурьмы  на  дно
ковша 0.1 %-0.4 % от массы жидкого металла.


    –ис.10-1. √одна€ отливка

    ѕо разработанной технологии отлита опытна€ парти€ радиаторов (рис.10-1)
с присадкой сурьмы 0.16 %. ѕолученные радиаторы успешно выдержали  заводские
испытани€ давлением  11   кгс/см2,  в  отличии  от  отливок  полученных  без
присадок сурьмы, которые давали УтечьФ при 4-5 кгс/см2.
    »сход€ из результатов экспериментов и производственных испытаний можно
сделать вывод, что при литье тонкостенных чугунных отливок, работающих при
повышенных давлени€х, можно использовать серый чугун с присадкой сурьмы
взамен высокопрочных чугунов, что значительно облегчает процесс
производства.

                                 Ћ»“≈–ј“”–ј
       1. ¬олков  ¬.».,  ”стинов  ћ.ј.  ќтливка  чугунных  радиаторов.  -ћ.:
          √ос.»здательство строительной литературы, 1946. -131 с.
       2.  Ѕезмасл€нный   крепитель   "Ѕ "   в   радиаторном   и   котельном
          производстве. -ћ.: ѕромстройиздат, 1954, -10 с.
       3. Ќовый безмасл€нный крепитель  ќ. -“аганрог, 1965. -7 с.
       4. ћетодические указани€  по  выполнению  раздела  "ќхрана  труда"  в
          дипломных проектах, ќдесса 1986, ј. .ћашков.
       5. ћетодические указани€ и задани€ к самосто€тельной работе студентов
          по  курсу  "ќхрана  труда"  дл€  студентов   специальности   12.03
          ј. .ћашков, ќѕ» 1989.
       6. ¬.Ќ.»ванов. —ловарь справочник по литейному производству
       7.  —правочник   —редства   защиты   в   машиностроении,   —.¬.Ѕелов,
          ј.‘. озь€ков, ќ.‘.ѕартолин и др., 1989, -ћ: ћашиностроение -368 с.
       8. ѕолучение герметичных чугунных отливок  гидроаппаратуры  с  литыми
          каналами. ќбзор. -ћ., 1973. -51 с.
       9.  »сследование  герметичности  чугунных  отливок  дл€  компрессоров
          холодильных машин. ќтчет ќѕ». -ќдесса, 1968.
      10. √рачев ¬.ј., —основский ≈.ƒ. ”лучшение условий труда и экологии  в
          литейном производстве // Ћитейное производство, 3, 1990. -с. 29
      11. ќхрана окружающей среды / —.¬.Ѕелов, ‘.ј. озь€ков и др. -ћ:  ¬сша€
          школа, 1983. -264с.
      12. —правочна€ книга по охране труда в машиностроении / √.¬.Ѕектобеков
          и др. -Ћ: ћашиностроение, 1989. -541с.
      13.  “оксичные  вещества  в  твердых  отходах  Ћитейного  производства
          ј.ј.Ћ€пкин, Ќ.—.„уракова, “.¬.Ѕаталова // Ћитейное   производство,
          10, 1984. -с. 35-36.
      14.  ќ   принципах   захоронени€   отходов   литейного   производства.
          ј.ј.Ћ€пкин, ћ.¬.ѕасынкова // Ћитейное производство,  5, 1987.  -с.
          9-11.
      15.   –егенераци€   песка   из   отработанных   смесей.   ј.ј.Ўпектор,
          ¬.—.ѕалестин, ¬.Ќ.—корн€ков // Ћитейное  производство,   5,  1987.
          -с. 26-30.
      16. ѕроблемы экологии и  пути  их  решени€  в  литейном  производстве.
          ј.». орзон, ј.ј.Ћ€пкин, –.».ќглоблина //  Ћитейное   производство,
          3, 1988. -с. 2-3.
      17. ќб экологичности шликерной технологии Ћ.ј.»ванова, Ћ.¬.ѕрокопович,
          ».¬.ѕрокопович  /—б.  "ѕути  повышени€  качества  и  экономичности
          литейных процессов". -ќдесса: —овпин, 1994. -с. 37-38.
      18. “ехника защиты окружающей  среды:  ”чебное  пособие  дл€  вузов  /
          Ќ.—.“орочешников, ј.».–одионов и др. -ћ.: ’ими€, 1981. -368 с.
      19. »сследовани€ герметичности литейных сплавов. /—б.  "“руды  первого
          совещани€ по литейным свойствам сплавов".  - иев:  Ќаукова  думка,
          1968.
      20. Maschine Design, —Ўј, 1970, “ -29.
      21. ¬ли€ние углерода и  кремни€  на  пористость  чугунных  цилиндровых
          втулок дл€ дизелей. // ¬естник машиностроени€, 1969, 10.
      22. —войства  элементов.  —правочник  /ѕод  редакцией  ћ.≈.ƒрица-  ћ.:
          ћеталлурги€, 1985. -672 с.
      23.  олесниченко ј.√., ƒубинин ј.¬. ќ герметичности серых  чугунов  //
          Ћитейное производство, 1979, 12 -с. 18-20.
      24.  »сследование  процесса  получени€  здоровых  корпусных  станочных
          отливок и отливок гидравлических систем. -ќчет ќѕ», 1962. -150 с.
      25.  ƒоценко  ѕ.¬.  »сследование  некоторых  свойств  серых   чугунов,
          легированных сурьмой. - ƒиссертаци€ ктн. -ќдесса; ќѕ», 1967.  -160
          с.
      26.  √ќ—“  24812-81.  »пытание  изделий  на  воздействие  механических
          факторов.
      27. ¬.ј.–ыбкин –учное изготовление литейны’ форм. - ћ.: ¬ысша€  школа,
          1986. -199 с.
      28. —правочник молодого литейщика. - ћ.: ¬ысша€ школа, 1991.  -319  с.
          јбрамов √.√., ѕанченко Ѕ.—.
      29. ћогилев ¬. ., Ћев ќ.». —правочник литейщика. - ћ.: ћашиностроение,
          1988. -272 с.
      30.   уманин  ».Ѕ.  ¬опросы   теории   литейных   процессов.   -   ћ.:
          ћашиностроение, 1976. -216с.
      31.  ћетодические  указани€  к  лабораторным  работам  по   дисциплине
          "Ћитейное   материаловедение".   –аздел   "ќпределение   твердости
          металлов и сплавов"  дл€  студентов  специальности  12.03.  /—ост.
          ¬.√.Ѕорщ, ¬.».—аитов. - ќдесса: ќѕ», 1991. -20 с.
      32.  ћетодические  указани€  к  лабораторным  работам  по   дисциплине
          "Ћитейное   материаловедение".   –аздел   "»зучение    макро-    и
          микроструктуры металлов и сплавов".  дл€  студентов  специальности
          12.03. /—ост. ¬.√.Ѕорщ, ѕ.¬.ƒоценко. - ќдесса: ќѕ», 1990. -32 с.
      33.  ћетодические  указани€  к  выполнению  лабораторным  работам   по
          дисциплине      "“еори€      формировани€      отливок".       дл€
          студентовспециальности 12.03. /—ост. Ћ.ј.»ванова,  ё.√.Ѕаринов.  -
          ќдесса: ќѕ», 1991. -28 с.
      34. Ѕаландин √.‘. ќсновы формировани€ отливки.  „.1.  “епловые  основы
          теории. «атвердевание и охлаждение отливки.  -ћ.:  ћашиностроение,
          1976 -328 с.
      35.  омаров ќ.—. “ермокинетические  основы  кристаллизации  чугуна.  -
          ћн.: Ќаука и техника, 1982. -262 с.
      36. —ычев ¬.¬. ƒифференциальные уравнени€ термодинамики.  -ћ.:  ¬ысша€
          школа, 1991. -224 с.
      37. —еребро ¬.—. ќсновы теории газовых  процессов  в  литейной  форме.
          -ћ.: ћашиностроение, 1991. -208 с.
      38. ‘ельдман ќ.ј. Microsoft Word дл€ Windows 6.0. -ћ.: ≈вроиндекс Ћ“ƒ,
          1994. - 176 с.




смотреть на рефераты похожие на "–азработка модели технологического процесса получени€ ребристых труб и ее апробаци€"