Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

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

ѕосмотреть видео по теме ƒиплома

—ќƒ≈–∆јЌ»≈

†TOC o "1-3" "«аголовок;1" ........................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580505† †PAGEREF _Toc326580505 5

1. јЌјЋ»« » “≈Ќƒ≈Ќ÷»» –ј«¬»“»я Ћ»“№я “≈ѕЋќЁЌ≈–√≈“»„≈— ќ√ќ ќЅќ–”ƒќ¬јЌ»я............................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580506† †PAGEREF _Toc326580506 6

2. –ј«–јЅќ“ ј “≈’ЌќЋќ√»„≈— ќ√ќ ѕ–ќ÷≈——ј »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » “≈ѕЋќќЅћ≈ЌЌ» ј....................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580507† †PAGEREF _Toc326580507 10

2.1. јЌјЋ»« «ј ј«ј........................................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580508† †PAGEREF _Toc326580508 10

2.2. јЌјЋ»« “≈’ЌќЋќ√»„Ќќ—“»  ќЌ—“–” ÷»» Ћ»“ќ… ƒ≈“јЋ» » ¬џЅќ– —ѕќ—ќЅј »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ »................................................................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580509† †PAGEREF _Toc326580509 11

2.3. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ѕќЋќ∆≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ » ¬ ‘ќ–ћ≈ ѕ–» «јЋ»¬ ≈................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580510† †PAGEREF _Toc326580510 15

2.4. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ”„ј—“ ќ¬ ѕќ¬≈–’Ќќ—“» ќ“Ћ»¬ », ¬џѕќЋЌя≈ћџ’ —“≈–∆Ќяћ»................. GOTOBUTTON _Toc326580511† †PAGEREF _Toc326580511 17

2.5. ¬џЅќ– ћј“≈–»јЋј ƒЋя »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»я ћќƒ≈Ћ№Ќќ√ќ  ќћѕЋ≈ “ј.................................................. GOTOBUTTON _Toc326580512† †PAGEREF _Toc326580512 17

2.6.  ќЌ—“–” ÷»я » –ј«ћ≈–џ ћќƒ≈Ћ№Ќџ’  ќћѕЋ≈ “ќ¬................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580513† †PAGEREF _Toc326580513 20

2.7. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ –ј«ћ≈–ќ¬ »  ќЌ—“–” ÷»» ќѕќ .............................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580514† †PAGEREF _Toc326580514 21

2.8. ѕ–ќ≈ “»–ќ¬јЌ»≈ » –ј—„≈“ Ћ»“Ќ» ќ¬ќ-ѕ»“јёў≈… —»—“≈ћџ........................................................ GOTOBUTTON _Toc326580515† †PAGEREF _Toc326580515 21

2.9. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “≈ћѕ≈–ј“”–џ –ј—ѕЋј¬ј ѕ–» «јЋ»¬ ≈ ¬ ‘ќ–ћ”......................................................... GOTOBUTTON _Toc326580516† †PAGEREF _Toc326580516 23

2.10. ѕ–ќƒќЋ∆»“≈Ћ№Ќќ—“№ ќ’Ћј∆ƒ≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ќ  ¬ ‘ќ–ћ≈....................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580543† †PAGEREF _Toc326580543 23

2.11. ‘ќ–ћќ¬ќ„Ќџ≈ » —“≈–∆Ќ≈¬џ≈ —ћ≈—»................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580544† †PAGEREF _Toc326580544 25

2.12. ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ ѕ–» –ј«–јЅќ“ ≈ “≈’ЌќЋќ√»» ѕќЋ”„≈Ќ»я ќ“Ћ»¬ ».................................. GOTOBUTTON _Toc326580575† †PAGEREF _Toc326580575 26

3. “≈’ЌќЋќ√»„≈— »… ѕ–ќ÷≈—— –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ »...................................................... GOTOBUTTON _Toc326580576† †PAGEREF _Toc326580576 27

3.1. ќ—ќЅ≈ЌЌќ—“» ¬џѕќЋЌ≈Ќ»я –”„Ќџ’ ќѕ≈–ј÷»….......................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580577† †PAGEREF _Toc326580577 27

3.1.1. ќЅў»≈ “–≈Ѕќ¬јЌ»я   –”„Ќќ… ‘ќ–ћќ¬ ≈................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580578† †PAGEREF _Toc326580578 27

3.1.2. ќ—Ќќ¬Ќџ≈ ќѕ≈–ј÷»»................................................................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580579† †PAGEREF _Toc326580579 27

3.2. ѕќƒ√ќ“ќ¬ ј Ћ»“≈…Ќќ… ќ—Ќј—“ »........................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580580† †PAGEREF _Toc326580580 30

3.3. ”ѕЋќ“Ќ≈Ќ»≈ —ћ≈—» ¬ ќѕќ ≈........................................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580581† †PAGEREF _Toc326580581 31

3.4. »«√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ —“≈–∆Ќ≈…............................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580582† †PAGEREF _Toc326580582 32

3.5. —”Ў ј —“≈–∆Ќ≈…................................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580583† †PAGEREF _Toc326580583 32

4. јЌјЋ»« Ѕ–ј ј ѕќЋ”„≈ЌЌџ’ ќѕџ“Ќџ’ ќ“Ћ»¬ќ † » ѕ”“» ≈√ќ ”—“–јЌ≈Ќ»я GOTOBUTTON _Toc326580584† †PAGEREF _Toc326580584 34

5. ѕќ—“–ќ≈Ќ»≈ ѕ–»ЅЋ»∆≈ЌЌќ… ћј“≈ћј“»„≈— ќ… ћќƒ≈Ћ» — ќ–ќ—“» «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я ќ“Ћ»¬ »...................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580585† †PAGEREF _Toc326580585 40

5.1. ќ—Ќќ¬џ “≈–ћќ »Ќ≈“»„≈— ќ… “≈ќ–»»  –»—“јЋЋ»«ј÷»».................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580586† †PAGEREF _Toc326580586 40

5.2. –ј—„≈“ «ј“¬≈–ƒ≈¬јЌ»я..................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580587† †PAGEREF _Toc326580587 44

5.3. ѕ–»ћ≈Ќ≈Ќ»≈ Ё¬ћ.................................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580638† †PAGEREF _Toc326580638 47

6. √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№† „”√”Ќќ¬...................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580661† †PAGEREF _Toc326580661 48

6.1. –ј«Ќќ¬»ƒЌќ—“» Ќј–”Ў≈Ќ»… ѕЋќ“Ќќ—“» —≈–ќ√ќ „”√”Ќј................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580662† †PAGEREF _Toc326580662 48

6.1.1. ћ» –ќѕќ–»—“ќ—“№.......................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580663† †PAGEREF _Toc326580663 48

6.1.2. ћј –ќѕќ–»—“ќ—“№.......................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580664† †PAGEREF _Toc326580664 51

6.1.3. √–”Ѕјя ƒ≈‘≈ “Ќјя ѕќ–»—“ќ—“№............................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580693† †PAGEREF _Toc326580693 53

6.2. ‘»«»„≈— јя ’ј–ј “≈–»—“» ј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» —≈–џ’ „”√”Ќќ¬.................................................. GOTOBUTTON _Toc326580709† †PAGEREF _Toc326580709 54

7. ћ≈“ќƒ» » ѕ–ќ¬≈ƒ≈Ќ»я Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“ќ¬..................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580718† †PAGEREF _Toc326580718 61

7.1. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј............................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580758† †PAGEREF _Toc326580758 61

7.1.1. –ј«–јЅќ“ ј —ѕќ—ќЅј » ћ≈“ќƒ» » ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј......................... GOTOBUTTON _Toc326580759† †PAGEREF _Toc326580759 61

7.1.2.  ќЌ—“–” ÷»я √≈–ћ≈“ќћ≈“–ј ƒЋя ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»я √≈–ћ≈“»„Ќќ—“» „”√”Ќј........................... GOTOBUTTON _Toc326580760† †PAGEREF _Toc326580760 64

7.2. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» „”√”Ќј............................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580761† †PAGEREF _Toc326580761 66

7.2.1. “¬≈–ƒќ—“№  ј  ’ј–ј “≈–»—“» ј —¬ќ…—“¬ ћј“≈–»јЋќ¬................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580762† †PAGEREF _Toc326580762 66

7.2.2. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» ћ≈“јЋЋќ¬ ћ≈“ќƒќћ Ѕ–»Ќ≈ЋЋя................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580763† †PAGEREF _Toc326580763 66

7.2.3. ѕќ–яƒќ  –јЅќ“џ Ќј ѕќЋ”ј¬“ќћј“»„≈— ќћ ѕ–»Ѕќ–≈ 2109 “Ѕ................................................... GOTOBUTTON _Toc326580764† †PAGEREF _Toc326580764 67

7.3. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћј –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬......................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580771† †PAGEREF _Toc326580771 69

7.3.1. ћј –ќјЌјЋ»« —“–ќ≈Ќ»я ћ≈“јЋЋќ¬................................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580772† †PAGEREF _Toc326580772 69

7.3.2. ћј –ќјЌјЋ»« »«Ћќћј ћ≈“јЋЋј......................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580773† †PAGEREF _Toc326580773 70

7.4. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ ћ≈“јЋЋќ¬ » —ѕЋј¬ќ¬......................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580775† †PAGEREF _Toc326580775 70

7.4.1. ћ» –ќ—“–” “”–ј „”√”Ќј...................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580776† †PAGEREF _Toc326580776 70

7.4.2. ћ» –ќјЌјЋ»« ћ≈“јЋЋќ¬......................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580777† †PAGEREF _Toc326580777 72

7.4.3. ѕ–»√ќ“ќ¬Ћ≈Ќ»≈ ћ» –ќЎЋ»‘ќ¬........................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580778† †PAGEREF _Toc326580778 72

7.4.4. »«”„≈Ќ»≈ ћ» –ќ—“–” “”–џ................................................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580779† †PAGEREF _Toc326580779 73

7.4.5.  ќЋ»„≈—“¬≈ЌЌјя ћ≈“јЋЋќ√–ј‘»я................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580780† †PAGEREF _Toc326580780 74

8. ќЅ–јЅќ“ ј » јЌјЋ»« –≈«”Ћ№“ј“ќ¬ »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»….............................................. GOTOBUTTON _Toc326580781† †PAGEREF _Toc326580781 76

8.1. ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ ќѕ“»ћјЋ№Ќџ’ –ј«ћ≈–ќ¬ ќЅ–ј«÷ј ƒЋя »—ѕџ“јЌ»… Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ GOTOBUTTON _Toc326580782† †PAGEREF _Toc326580782 76

8.2. »——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ¬Ћ»яЌ»я ’»ћ»„≈— ќ√ќ —ќ—“ј¬ј » —“–” “”–џ Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ „”√”Ќј.......................................................................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580783† †PAGEREF _Toc326580783 80

8.2.1. ћј –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580784† †PAGEREF _Toc326580784 83

8.2.2. ћ» –ќ—“–” “”–ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580785† †PAGEREF _Toc326580785 89

8.2.3. ¬Ћ»яЌ»≈ —”–№ћџ Ќј √≈–ћ≈“»„Ќќ—“№ „”√”Ќј......................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580786† †PAGEREF _Toc326580786 89

8.3. ћ≈’јЌ»„≈— »≈ —¬ќ…—“¬ј —”–№ћяЌ»—“ќ√ќ „”√”Ќј................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580787† †PAGEREF _Toc326580787 98

9. ќ’–јЌј “–”ƒј............................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580791† †PAGEREF _Toc326580791 102

9.1. јЌјЋ»« ¬ќ«ћќ∆Ќџ’ ќѕј—Ќџ’ »† ¬–≈ƒЌџ’† ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬≈ЌЌџ’† ‘ј “ќ–ќ¬ ѕ–» –јЅќ“≈ ¬ Ћ»“≈…Ќќ… ЋјЅќ–ј“ќ–»».............................................................................................................................................. GOTOBUTTON _Toc326580792† †PAGEREF _Toc326580792 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¬....................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580793† †PAGEREF _Toc326580793 103

9.3. Ё ќЋќ√»„≈— »≈ ѕ–ќЅЋ≈ћџ ќ“¬јЋќ¬ Ћ»“≈…Ќќ√ќ ѕ–ќ»«¬ќƒ—“¬ј.............................................. GOTOBUTTON _Toc326580794† †PAGEREF _Toc326580794 109

10. ¬џ¬ќƒџ........................................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580874† †PAGEREF _Toc326580874 112

Ћ»“≈–ј“”–ј................................................................................................................................ GOTOBUTTON _Toc326580875† †PAGEREF _Toc326580875 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:

-  

-  

-  

-  

“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;

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.

2.1.  

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.

–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 1 1. “руба ребриста€

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

2.2.  

“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].

а

б

–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 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).

–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 3. ‘орма в сборе


1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.† вкладыши,

11.

12.

13.

14.

15.


–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 4. ”стройство дл€ прот€жки модели:

1.

2.

3.

4.

2.3.  

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

1. † 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. † 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. † должно обеспечивать возможность проверки размеров полости формы при сборке, а также надежное крепление стержней.

4.

5.

6.

¬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:†

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       

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).

2.4.  

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.

2.

3.

4.

“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).

2.5.  

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

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       


а


б

–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 5. а) модель верха,

б) модель верха и низа в сборе.

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       

“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. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

2.6.  

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.

2.7.  

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.

2.8.  

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€ tопт.

( STYLEREF 1 2- SEQ (_) * ARABIC 1 1)

гд円††† k - поправочный коэффициент (1.8¸2.0);

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

G - масса отливки, кг;

†сек.

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

(2-2)

гд円†† m - коэффициент заполнени€, m = 0.5;

Hср - расчетный напор, см;

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

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

(2-3)

гд円††† Hст = hоп+hнар = 85+45 = 130 мм;

hо - высота отливки в верхней полуформе 59 мм;

†мм = 12.26 см.

†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.†

Dв = 30.9×3 = 90 мм.

Hв = 90 мм.

–ис. STYLEREF 1 2- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

2.9.  

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 ∞—.

2.10.  

–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) d=20

–асчет ведем базиру€сь на [29].

¬рем€ отвода теплоты перегрева [33]:

(2-3)

гд円† †мм

t2 =† 1.18 мин.

¬рем€ затвердевани€ отливки [33]:

†,

(2-4)

t3 =† 2.97 мин.

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

†мм/мин,

(2-5)

¬рем€ охлаждени€ отливки [33]:

†,

(2-6)

t4 =† 13.92 мин.

ќбщее врем€ отливки в форме [33]:

tв = t1 + t2 + t3 + t4 = 18.07 мин.

ќднако по эмпирической формуле †[29] ,

гд円†††   - 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.

2.11.  

ѕри производстве данной отливки дл€ изготовлени€

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

“аблица †STYLEREF 1 2- SEQ “аблица * ARABIC 1 1

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

ћассова€ дол€ компонентов в смеси, %

’арактеристика смеси

’арактеристики получаемых отливок

облицовочной

единой

ќборотна€ смесь

—вежие материалы

 аменноуголь ный порошок

ќборот на€ смесь

—вежие материалы

 аменноуголь ный порошок

—одержание глинистой† составл€ющей, %

«ернова€ группа песка

¬лажность, %

√азопроницаемость, единицы

ѕрочность на сжатие во влажном состо€нии, кѕа

ћасса, кг

“олщина стенки, мм

75-45

22-51

3-4

94.3-92.3

5-7

0.7

7-10

016ј

4.0-5.5

40-60

29-49

20-200

<10

“аблица †STYLEREF 1 2- SEQ “аблица * ARABIC 2

—тержнева€ смесь† (способ формовки ручна€)

Ќазначение и

—остав, %

область применени€

ѕесок† 016ј

√лина формовочна€

ќпилки древесные

 репитель —Ѕ

ѕрочность, 105 ѕа

√азопроницаемость,† ед.

¬лажность, %

—верх 100%

ѕо-сырому

ѕо-сухому

ѕо-сырому

ѕо-сухому

ƒл€ средних и мелких стержней (ручна€ формовка)

80.0-81.0

4.0 - 5.0

15.0

6.0

0.13 - 0.15

3.5 - 4.5

80

100

3.2 - 3.6

2.12.  

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¬ »

3.1.  

3.1.1.  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].

3.1.2.  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. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 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. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 3. ”становка модели низа


–ис. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 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. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

3.2.  

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.

3.3.  

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.

3.4.  

—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.

3.5.  

—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].

–ис. STYLEREF 1 3- SEQ –ис._ * ARABIC 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) 

2) 

3) 

4) 

5) 

„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) 

2) 

3)  † (особенно резко сказываетс€ при гор€чей влажной земле);

4) 

5) 

–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) 

2)  %);

3) 

4) 

5) 


–ис. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 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. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 3. √азовые раковины


–ис. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 4. «асоры


–ис. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

–ис. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 6. “епловые узлы


–ис. STYLEREF 1 4- SEQ –ис._ * ARABIC 7. ”садочна€ пористость


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

5.1.  

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].

–ис. STYLEREF 1 5- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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; c1(t) и c3(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 x(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 c3(t) подставить координату c2(t) условного фронта затвердевани€ (рис.5-1) и “кр заменить 1/2×(“L + TS):

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 1 1)

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 2)

†( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 3)

†( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 4)

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 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 ?

–ис. STYLEREF 1 5- SEQ –ис._ * ARABIC 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

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 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

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 7)

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

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 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 ї F2. “огда дл€ полого цилиндра s/r0 = 0.2. —ледовательно, можно условитьс€, что при [34]

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 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,

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 10)

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

5.2.  

»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]:

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 11)

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

b4 - коэффициент теплоаккумул€ции формы, ƒж/м2 ×с0,5 или ¬т×с1/22 ;

R0 - приведенный размер;

- температура эвтектики сплава,  ;

r3 - плотность отливки, кг/м3;

ф - температура формы,  ;

t1 - врем€ полного охлаждени€ перегретого расплава,  .

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 12)

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

r1 - плотность расплава, кг/м3.

Ќ = 1/2 (“n + “L),†††† “н ї “зал;

Ќ = 1/2 (“зал + “L),

где †††† “зал - температура заливки,  ;

L - температура ликвидуса,  .

–ис. STYLEREF 1 5- SEQ –ис._ * ARABIC 3.

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

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 13)

гд円††† V - температура эвтектики,

дл€ t ³ t1.

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

( STYLEREF 1 5- SEQ (_) * ARABIC 14)

при к = 0,

гд円††† 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. STYLEREF 1 5- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

5.3.  

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.

6.1.  

÷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.

6.1.1.    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,

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 1 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,

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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:

gгр - удельный вес графита;

gм - 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).

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 3)

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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.

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 5)

аналогично:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 6)

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

gт =  гр×gгрм×gм.

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 7)

¬еличина gт 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:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 8)

т.к. gгр+gм = 1, тогда:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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€.

6.1.2.   

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:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 10)

гд円††† gт - теоретический удельный вес серого чугуна;

g - 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].

–ис. STYLEREF 1 6- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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]:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 12)

гд円††† r - диаметр пузырька ;

g - ускорение свободного падени€;

h - 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.

6.1.3.   

√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.

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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 +  .

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 14)

6.2.  

—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. 

2. 

3. 

4. 

5. 

”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]:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 15)

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

DW - количество просочившейс€ жидкости через элементарную площадку;

Dw - 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:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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:

и

†( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 17)

ил膆† 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 h, т.е.

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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:

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 19)

»з приведенного уравнени€ (6-19) следует, что герметичность есть такое сопротивление материала проникновению через него жидкости, имеющей в€зкость h и наход€щейс€ под давлением –, при котором за врем€ t через площадку w 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 †[24].

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

–ис. STYLEREF 1 6- SEQ –ис._ * ARABIC 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 d точно еще не установлена. ѕоэтому удельную герметичность можно представить в такой функциональной зависимости:

G0 = G×f(d).

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 20)

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

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 21)

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

( STYLEREF 1 6- SEQ (_) * ARABIC 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¬

7.1.  

7.1.1.  –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.   

2.   

3.    † 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.    † просочившейс€ жидкости в зависимости от давлени€ и времени).

5.    † жидкости дл€ испытани€ прин€т керосин.

6.   

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.

–ис. STYLEREF 1 7- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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.

–ис. STYLEREF 1 7- SEQ –ис._ * ARABIC 2. ќбразец дл€ испытаний на герметичность

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

–ис. STYLEREF 1 7- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

7.1.2.   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. STYLEREF 1 7- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

–ис. STYLEREF 1 7- SEQ –ис._ * ARABIC 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:

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

7.2.   †ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈ “¬≈–ƒќ—“» „”√”Ќј

7.2.1.  †“¬≈–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.

7.2.2.  †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:

( STYLEREF 1 7- SEQ (_) * ARABIC 1 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.

7.2.3.  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:

Ј    

“аблица †STYLEREF 1 7- SEQ “аблица * ARABIC 1 1

”слови€ испытани€ металлов на “ по Ѕринеллю

ћеталлы

“вердость, Ќ¬

“олщина образца, мм

—оотношение между – и D2

ƒиаметр шарика D, мм

Ќагрузка –, кг

¬ыдержка под нагрузкой ,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

Ј     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;

Ј    

Ј     † ѕереключатель режима работы устанавливаетс€ в положение –јЅќ“ј;

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

7.3.  

7.3.1.  †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:

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

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

7.3.2.  †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:

Ј    

Ј    

7.4.  

7.4.1.  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:

Ј    

Ј    

’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.

7.4.2.  †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.

7.4.3.  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.

7.4.4.  †»«”„≈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.

7.4.5.  † 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»…

8.1.  

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. STYLEREF 1 8- SEQ –ис._ * ARABIC 1 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,

†††††††††††††††††††††† sизг = 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 (h = 1,18 ∞≈) по всей контрольной поверхности образца. ќпытами было установлено, что самое минимальное количество просочившейс€ жидкости, котора€ наблюдаетс€ на поверхности образца, составл€ет W ї 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 †STYLEREF 1 8- SEQ “аблица * ARABIC 1 1

є

толщина стенки,d,см

критическое давление,–,кг/см2

кол-во просочившейс€ жидкости,W,см3

площадь рабочей поверхности, см2

врем€ просачивани€, мин.

герметичность, к≈√

удельна€ герметичность,к≈√/см2

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

–ис. STYLEREF 1 8- SEQ –ис._ * ARABIC 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 †STYLEREF 1 8- SEQ “аблица * ARABIC 2

є

толщина стенки,d,см

критическое давление, –,кг/см2

кол-во просочившейс€ жидкости,W,см3

площадь рабочей поверхности, см2

врем€ просачивани€, мин.

герметичность, к≈√

удельна€ герметичность,к≈√/см2

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

–ис. STYLEREF 1 8- SEQ –ис._ * ARABIC 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(d2).

( STYLEREF 1 8- SEQ (_) * ARABIC 1 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 d = 2 мм; диаметр рабочей части d = 1.4 см; площадь рабочей части w = 1.5 см2.

8.2.  

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 †STYLEREF 1 8- SEQ “аблица * ARABIC 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].

–ис. STYLEREF 1 8- SEQ –ис._ * ARABIC 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 †STYLEREF 1 8- SEQ “аблица * ARABIC 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.

8.2.1.  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. STYLEREF 1 8- SEQ –ис._ * ARABIC 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.

8.2.2.  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.

8.2.3.  ¬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 d = 2 мм† при давлении 150 атм просачивание жидкости не наблюдаетс€. Ќа образцах без сурьмы просачивание жидкости при таком давлении имеет место.

8.3.  

»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

sизг, 10-7× Ќ/м2

sр,† 10-7× Ќ/м2

sсж,† 10-7× Ќ/м2

fпр, 10-3 †м

HB

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€.

–ис.8-22

–ис.8-23

–ис.8-24

–ис.8-25

–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

9.1.   †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 оборудо≠вание, 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 источ≠ником опасности €вл€етс€ индукционна€ печь.

ѕќ∆ј–Ќјя ќѕј—Ќќ—“№

»сточники пожарной опасности:

Ј       

Ј       

Ј       

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¬

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:

I.     

A.      ∞—;

B.      %;

C.     

II.  

A.      † 15 - 21 ∞—;

B.      %;

C.     

ѕо вредным выбросам:

1. 3;

2. 3;

3. 3.

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 †STYLEREF 1 9- SEQ “аблица * ARABIC 1 1

–абочее место

—реднегеометрические частоты октавных полос, √ц

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

дЅа

ƒопускаемые в лаборатории

94

87

72

78

75

73

71

70

80

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€:

Ј    

Ј    

Ј    

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 ³ 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.

–ис. STYLEREF 1 9- SEQ –ис._ * ARABIC 1 1. —хема «онта:

1.

2.

»—’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%,

–ис. STYLEREF 1

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—“–:

††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 1)

†††††††††† †††††† ††( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 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»»:

††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 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.

††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 4)

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

¬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:

††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 5)

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:

†††††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 6)

гд円††† 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.

†††††††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 7)

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

    

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

††††††††††††††††††††† †††††( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 8)

гд円††† 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;

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

†††††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 9)

ћетодом подбора решаем систему уравнений, откуда находим k h.

kh = 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≈—“¬:

†††††††††††††††††††††††††††††††† ( STYLEREF 1 9- SEQ ‘ормула * ARABIC 10)

9.3.    

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€:

Ј        10..30 кг - пыли;

Ј        200..300 кг - оксида углерода;

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

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

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

Ј        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€:

Ј       

Ј       

Ј       

Ј       

¬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 захоро≠нению [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:

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

Ј    

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.    

2.    

3.    

4.    

5.    

6.    

7.    

8.    

9.    

10.  

11.  

12.  

13.   † производство, 10, 1984. -с. 35-36.

14.   † 5, 1987. -с. 9-11.

15.   † производство,† 5, 1987. -с. 26-30.

16.   † Ћитейное† производство, 3, 1988. -с. 2-3.

17.  

18.  

19.  

20.  

21.  

22.  

23.  

24.  

25.  

26.  

27.  

28.  

29.  

30.  

31.  

32.  

33.  

34.  

35.  

36.  

37.  

38.  

—ќƒ≈–∆јЌ»≈ †TOC o "1-3" "«аголовок;1" ........................................................................................................................................... GOTOBUTTON _Toc326580505† †PAGEREF _Toc326580505 5 1. јЌјЋ»« » “≈

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный ƒиплом находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный ƒиплом по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

ѕохожие работы:

Ћазерна€ резка: расчет занулени€ кабельной сети и освещенности сборочного места блока
–азработка и внедрение автоматизированных систем управлени€ технологического оборудовани€ минипекарень
—ертификаци€ систем управлени€ качеством продукции BACO
–азработка "высоковольтного драйвера" газоразр€дного экрана на полиимидном носителе
јвтомобильный транспорт
—интез ∆ 
“ехнологи€ восстановлени€ чугунных коленчатых валов двигателей «ћ«-53ј
¬ыбор материала и расчет параметров обделок вертикальных столов метрополитенов
”становка дл€ статической балансировки роторов методом пр€мого измерени€ статического момента
ѕроект восстановлени€ гидроцилиндров лесных машин полимерными материалами

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru