Литейные пробы на горячеломкость, Первая группа проб - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Для оценки горячеломкости сплавов не разработано общепризнанных проб. Иногда "новые" пробы полностью или почти полностью повторяют те, которые были предложены значительно раньше.
Литейные пробы на горячеломкость трудно разделять на классы, потому что их очень много. Однако среди всех существующих проб можно выделить три основные группы в соответствии с тем, что принимается за показатель горячеломкости или противоположную ей характеристику - сопротивляемость образованию трещин.
Первая группа проб
В первой группе проб показателем горячеломкости является размер трещин при неизменной геометрии отливки. Так как жесткость пробы постоянна, то размеры трещин могут характеризовать горячеломкость сплава.
Была разработана чрезвычайно простая кольцевая проба, которая в разных модификациях быстро завоевала популярность при исследовании цветных сплавов. Сплав заливается без специальной литниковой системы прямо в открытую полость формы - простейший кокиль со стальным стержнем. На поверхности кольцевой отливки измеряется суммарная длина трещин, являющаяся показателем горячеломкости. Впоследствии эта проба была еще более упрощена тем, что стали измерять не суммарную длину трещин, а относительную длину основной трещины.
Как показали подробные исследования двойных и тройных систем на основе алюминия, проведенные в конце 40-х годов в Бирмингемском университете, кольцевая проба обладает довольно высокой чувствительностью к небольшим изменениям состава и хорошей воспроизводимостью результатов опытов. Кольцевая проба чрезвычайно проста, производительна, требует сравнительно небольшого расхода металла и позволяет в лабораторных условиях быстро наладить массовые исследования. На рисунке 5 показан кокиль для отливки кольцевой пробы. Для каждой серии сравниваемых сплавов диаметр стального стержня целесообразно подбирать в предварительных опытах так, чтобы наиболее горячеломкий сплав данной серии давал возможно более длинную трещину (но не длиннее, чем периметр радиального сечения кольца), а наименее горячеломкий сплав давал возможно более короткую трещину.
В пределах одной серии сравниваемых сплавов диаметр стального стержня кокиля должен быть постоянным (так же, как внешний диаметр и высота кольца). Тогда проба для всех сплавов этой серии обладает постоянной жесткостью ( постоянной степенью локализации усадочных деформаций), и сплавы можно сравнивать по длине трещин на поверхности кольца. Необходимо подчеркнуть, что нельзя сравнивать по длине трещин сплавы из разных серий опытов, не учитывая диаметр стержня кокиля, так как при разных диаметрах стержня кольцевые пробы обладают разной жесткостью. Чем больше диаметр стержня, тем больше жесткость пробы. Именно поэтому, приводя сведения о горячеломкости, необходимо указывать диаметр стального стержня, использованного при отливке кольцевой пробы.
Рис. 5 Кокиль для кольцевой пробы на горячеломкость
- 1 - съемный стакан; 2 - стержень
В большинстве случаев достаточно шести повторных опытов (заливок), чтобы надежно определить показатель горячеломкости (суммарную длину всех трещин или относительную длину основной трещины). Длину трещины, которая бывает весьма извилиста, удобно измерять с помощью простого приспособления: укрепленное на конце рукоятки зубчатое колесо катится вдоль трещины и подсчитывает число полных его оборотов, а при неполном обороте - число зубьев, коснувшихся поверхности кольца.
Кристаллизационная трещина в принципе может развиваться в длину как в интервале кристаллизации, так и при температуре ниже солидуса. Поэтому естественен вопрос, какова уверенность в том, что на кольцевой пробе измеряется длина трещин чисто кристаллизационного происхождения. Фрактологический анализ многочисленных кольцевых проб из самых разнообразных цветных сплавов наглядно показал, что в подавляющем большинстве случаев на всей своей длине трещины на поверхности кольца имели кристаллизационное происхождение. Кроме того, данные о запасе пластичности в твердо-жидком состоянии и результаты измерения длины трещин на кольцевых пробах, как правило, очень хорошо согласуются. Следовательно, за редкими исключениями, (например, сплавы с очень высокой хрупкостью в твердом состоянии), на кольцевых пробах измеряется длина именно кристаллизационных трещин. Это не значит, что все получаемые с помощью кольцевой пробы сплавы не склонны к образованию холодных трещин. Рассматриваемая кольцевая проба обладает сравнительно небольшой жесткостью, и поэтому холодные трещины на ней при изучении цветных сплавов появляются крайне редко. Само образование радиальной кристаллизационной трещины приводит к разрядке усадочных напряжений в кольце и этим уменьшает вероятность образования холодной трещины в нем. В то же время при непрерывном литье, когда в охлаждаемом водой слитке возникают очень большие термические напряжения, в кокильных отливках сложной конфигурации и при сварке, когда наблюдается сильная концентрация усадочных напряжений, типичные холодные трещины могут появиться и у тех сплавов, у которых, согласно кольцевой пробе, проявляется только горячеломкость.
Относительная длина основной трещины на кольцевых пробах изменяется при изменении состава сплава примерно так же, как суммарная длина всех трещин. Одновременно с развитием трещины в длину происходит ее раскрытие, увеличение ширины. Длина и средняя ширина изменяются с составом качественно одинаково. Поэтому площадь трещины на поверхности кольца (произведение ее длины на среднюю ширину) изменяется с составом качественно так же, как и длина трещины. Но измерение площади трещины существенно повышает трудоемкость работы с кольцевой пробой. Для большинства исследований вполне достаточна чувствительность кольцевой пробы с измерением длины трещин. На поверхности отливки измеряется длина макротрещины, которая может объединять многочисленные межкристаллитные микротрещины. Чем больше последних, тем длиннее измеряемая трещина. Поэтому длина макротрещины в определенной мере отражает сопротивляемость сплава появлению очагов разрушения. Вполне очевидно, что длина макротрещины отражает также сопротивляемость сплава ее развитию. Следовательно, принятая кольцевая проба дает комплексный показатель горячеломкости, характеризующий как сопротивляемость сплава образованию, так и развитию кристаллизационных трещин. С практической точки зрения эта комплексность весьма ценна, так как для производственника важен не только факт наличия трещин, но и их размеры: короткие и неглубокие трещины можно заварить, и отливка не бракуется. К пробам, в которых показателем горячеломкости служат размеры, иногда относятся как к примитивным и противопоставляют их более сложным и будто бы более научно обоснованным методам оценки горячеломкости, например, по критическому напряжению. В действительности же кольцевая и подобная ей пробы, отличаясь исключительной простотой, не уступают, а часто и превосходят по чувствительности многие более сложные методы оценки горячеломкости, в том числе и метод определения критической нагрузки. Достоверность данных, полученных более сложными методами, часто проверяют по совпадению с результатами определения размеров трещин на более простых кольцевых пробах.
Применение кольцевой пробы позволило многим исследователям накопить обширный экспериментальный материал о зависимости горячеломкости цветных сплавов от состава и структуры, причем полученные данные прекрасно согласуются с производственным опытом, а также с результатами подсчета условного запаса пластичности в твердо-жидком состоянии. Недостатком кольцевой пробы является малая ее жесткость, не позволяющая исследовать литейные сплавы со сравнительно небольшой горячеломкостью, например, большинство силуминов. Недостатком всех проб с постоянной жесткостью является узость диапазона определяемой горячеломкости. Если проба недостаточно жесткая, то она не позволяет различить по величине горячеломкости малогорячеломкие сплавы, так как они вообще не дадут трещин. Если же проба слишком жесткая, то она не позволяет классифицировать сплавы с высокой горячеломкостью, так как в этом случае трещины приводят к полному разрыву по всему сечению отливок. Поэтому при работе, например, с кольцевой пробой необходимо для данной сплавов подбирать диаметр стержня, т. е. ширину кольцевой отливки при постоянном внешнем ее диаметре, так, чтобы проба могла "различать" по величине горячеломкости все эти сплавы. Последнее условие вообще невозможно выполнить, если в исследуемую группу входят сплавы с очень высокой и очень низкой горячеломкостью. Тогда приходится сравниваемые сплавы разделять на две подгруппы и применять к ним пробу с повышенной и пониженной жесткостью.
Похожие статьи
-
Стандартная кольцевая проба на горячеломкость (рисунок 6) представляет собой отливку в виде плоских колец, заполняемых от одного литника (1). Кольцо (2)...
-
Во второй группе проб показатели горячеломкости отражают и размеры трещин, и размеры образца. Одновременный учет обеих этих характеристик производится...
-
Вывод - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
В данной работе была изучена проблема исследования горячеломкости сплавов систем Al - Si, Al - Cu, Al - Si - Cu. В частности, было исследовано влияние...
-
Методика приготовления опытных сплавов Для приготовления опытных сплавов использовалась электрическая печь сопротивления шахтного типа мощностью 10 КВт с...
-
В третьей группе проб показателем сопротивляемости образования трещин является критическая нагрузка на затвердевающий образец. Здесь можно выделить две...
-
При изучении системы Al - Cu было обнаружено, что кроме обычного максимума горячеломкости при 0.7% Cu, расположенного вблизи концентрационной границы...
-
Введение - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Развитие современной науки и техники показало, что важной составляющей технологического производства являются качественные показатели получаемой...
-
Сплавы на основе системы алюминий - кремний Сплавы Al - Si являются наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами. Это связано с хорошим...
-
Четвертый путь снижения горячеломкости - введение в сплав малых технологических добавок. Под технологическими добавками понимают такие малые добавки,...
-
Для анализа кристаллизационного процесса был выполнен ДТА сплавов системы Al - Si с содержанием Si: 0.25, 0.5, 1.0, 3.0 и 5.0 %. Основные параметры...
-
Исследование зависимости горячеломкости от состава в количественной форме впервые было выполнено Вэрэ на примере системы Al - Si. По его данным, при...
-
Имеющийся производственный опыт не позволяет сделать строгих выводов о влиянии газосодержания расплава на горячеломкость, так как в цеховых условиях при...
-
Примеси оказывают разнообразное и часто очень сильное действие на горячеломкость. Роль примесей неоднократно обсуждалась применительно к самым разным...
-
Для подтверждения данных, полученных методом исследования опытных сплавов по кольцевой пробе, был использован метод дифференциального термического...
-
Первый путь снижения горячеломкости - выбор оптимального состава по основным компонентам при разработке новых и улучшении существующих сплавов. Выбирая...
-
Для анализа структурообразования в литейных сплавах Al - Cu используется участок диаграммы состояния от Al до первого химического соединения (CuAl2)...
-
Громадный производственный опыт и проводившихся во многих странах лабораторные исследования влияния химического состава и других факторов на склонность...
-
Влияние состава и структуры на горячеломкость при литье сплавов Влияние формы и размеров зерен на горячеломкость Измельчение зерна - это один из хорошо...
-
Литература - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
1. Новиков И. И. "Горячеломкость цветных металлов и сплавов" - Изд-во Наука, Москва 1966г. 2. Новиков И. И., Золоторевский В. С., Портной В. К. Сб....
-
Второй способ снижения горячеломкости - регулирование содержания основных компонентов в пределах допусков ГОСТа или технических условий. Здесь применимы...
-
В ходе данной работы необходимо установить свойства системы автоматического управления, определить ее временные и частотные характеристики, а также...
-
К универсальным грузовым вагонам относятся крытые вагоны с дверями в боковых стенах кузова и загрузочными люками в крыше; полувагоны с разгрузочными...
-
Магниевые сплавы. - Технологическое оборудование литейных цехов
При плавки необходимо защищать эти сплавы от окисления и насыщения водородом, так как это приводит образованию микропористости в оливках. Плавку литейных...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
Исследование одноконтурной САР на основе практических методик ее настройки Цель работы: освоение практических методик идентификации объектов управления и...
-
Основные передаточные функции исходной САР Найдем главный оператор замкнутой системы: оператор, связывающий главный вход, задающее воздействие, с главным...
-
Частотный метод исследования динамических систем является одним из наиболее простых и научных методов, доступных для инженера. Это обусловлено, прежде...
-
Никелевые сплавы. - Технологическое оборудование литейных цехов
Плавку никеля ведут в индукционных канальных и тигельных печах, реже дуговых, для вакуумной техники - в вакуумных индукционных тигельных печах. Футеровка...
-
Полупрямое исследование двухфазных сплавов - Обработка на сверлильных станках
Полупрямое исследование дисперсной структуры двухфазных (и более сложных) сплавов проводится с помощью слепков, в которых фикси-руются подлинные частицы...
-
Медные сплавы. - Технологическое оборудование литейных цехов
Медные сплавы плавят в пламенных, дуговых и индукционных печах. Плавка большинства медных сплавов на воздухе сопровождается окислением элементов шихты и...
-
Бериллий и сплавы на его основе, Свойства бериллия, Бериллиевые сплавы - Сплавы цветных металлов
Свойства бериллия Бериллий - металл серого цвета, обладающий полиморфизмом. Помимо очень высоких удельных прочности и жесткости, бериллий имеет большую...
-
Свойства титана Титан - металл серого цвета. Он имеет две полиморфные модификации. Отличительными особенностями являются хорошие механические свойства,...
-
Создание новых методов исследования процессов растворения и пассивации металлов, в том числе с привлечением физических методов (Ожега), растровой...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
Для исследования точности рассмотрим реакцию системы на типовое воздействие вида "Ступенька". Данное воздействие является одним из наиболее сложных для...
-
Литейные сплавы - Заготовительное и литейное производство
1. Чугун является наиболее распространенным материалом для получения фасонных отливок. Чугунные отливки составляют около 80 % всех отливок. Широкое...
-
Исследования сорбционных испытаний газопоглотителей на основе титан-ванадиевого сплава На основе выбранного порошка титан-ванадиевого сплава было...
-
Рабочая зона представляет собой точки пространства, которые достигаются рабочим органом. Форма рабочей зоны определяется кинематической схемой...
-
Опыт функционирования систем обслуживания производства на примере США
Совершенствование технологического оборудования в промышленности стран с развитой рыночной экономикой резко сократило время, затрачиваемое на...
Литейные пробы на горячеломкость, Первая группа проб - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu