Дефекти в сталевих виливках
Дефекти в сталевих виливках
Вступ
Сучасний навколишній світ неможливо представити без виробів із сталі, чавуну або кольорових металів, а це і легко з'ясовно, оскільки продукція, створена з цих видів матеріалів, є найміцнішою, надійною і безвідмовною. Звичайно, не можна випускати з уваги постійно зростаюче виробництво виробів з пластмаси, гуми або інших синтетичних матеріалів, проте такі вироби вважаються менш екологічно чистими, а також не завжди є можливість їх використання в складних кліматичних умовах.
Більше 20% всіх відливань в машинобудуванні виготовляють із сталі. Цей метал застосовують для виробництва більшості вузлів і деталей в машинах і агрегатах, для виробництва різного інструменту, відповідальних конструкцій.
При виробництві будь-якої продукції велика увага приділяється контролю якості виробів, особливо це стосується продукції, яка матиме відповідальне призначення або використовуватиметься в агресивному середовищі. Саме відливання із сталі найчастіше застосовуються в складних умовах, тому в даній роботі розглядаються можливі дефекти сталевих відливань і способів їх усунення.
Метою даної контрольної роботи є вивчення дефектів, які виникають в процесі відливань із сталі. Завданням даної роботи - розглянути основні причини виникнення дефектів і вивчення заходів по їх усуненню.
Дефекти в сталевих виливках. Причини і заходи їх усунення
виливка сталь дефект
Ливарним виробництвом називається галузь машинобудування, що займається виготовленням фасонних деталей або заготовок шляхом заливки розплавленого металу у форму, порожнина якої має конфігурацію деталі. Після твердіння металу у формі виходить відливання (лита деталь або заготівка). Заготовки піддаються надалі механічній обробці. У машинах і промисловому устаткуванні близько 50% всіх деталей виготовляють литвом.
Литвом виготовляють такі відповідальні деталі, як деталі двигунів внутрішнього згорання, робочі колеса насосів, лопаті газових турбін, станини верстатів і так далі
Перед ливарним виробництвом коштує завдання здобуття відливань з максимальним наближенням їх форми і розмірів до форми і розмірів готової деталі або виробу, при цьому найбільш трудомістка операція механічної обробки має бути обмежена лише чистовою обробкою або шліфуванням. Цього можна досягти удосконаленням і впровадженням спеціальних, точніших способів литва (у кокіль, литво під тиском, відцентрове литво, литво по моделях, що виплавляються, литво в оболонкові форми і ін.).
У вітчизняному машинобудуванні 21% всіх відливань виготовляють із сталі. При виборі сплаву необхідно враховувати його властивості і вартість. Так, якщо прийняти середню вартість відливання з сірого чавуну за 100%, то вартість відливання із сталі складе 150%.
Сталлю вважають сплав заліза з вуглецем (до 2%). Деталі складної конфігурації, до яких пред'являють підвищені вимоги по міцності, ударній в'язкості або іншим властивостям, зазвичай виготовляють із сталі. У машинобудуванні застосовують три групи ливарних сталей: конструкційні, інструментальні і із спеціальними властивостями.
З конструкційних сталей виготовляють деталі, механічні навантаження, що несуть головним чином (статичні, динамічні, вібраційні і ін.). По хімічному складу їх підрозділяють на вуглецевих (нізко- і середньовуглецеві) і легованих, а по структурі - на феррітно-перлітового і перлитового класів.
З інструментальних сталей виготовляють литий інструмент (ріжучий, мерітельний, штампувальний і тому подібне). По хімічному складу їх підрозділяють на середньо-, високовуглецеві і леговані сталі перлитового, мартенситного і карбідного класів.
Із сталей із спеціальними властивостями (корозійностійкі, жароміцні, кислототривкі, зносостійкі) виконують литі вироби, що піддаються дії різних середовищ, високих температур і навантажень. Ці сталі відносять в основному до феррітному і аустенітному класу.
У ливарних цехах найбільше вживання для плавки сталі знайшли дугові електропечі, індукційні електропечі з сердечником, індукційні електропечі без сердечника.
Основним завданням технічного контролю є аналіз браку проміжної або остаточної продукції ливарного цеху, визначення його вигляду і вживання заходів для усунення. Це здійснюється контролем сировини і матеріалів, що поступають у виробництво, модельною і опочной оснащення, мерітельного інструменту і технологічних процесів на всіх ділянках цеху. Крім того, проводиться післяопераційний контроль якості напівфабрикатів, що виготовляються в цеху, контроль готової продукції, аналіз браку і рекламацій.
Після очищення відливань їх ретельно контролюють з метою виявлення дефектів. Перевіряють також основні розміри продукції і відповідність її технічним умовам. Відповідно до технічних умов відливання піддають спеціальним випробуванням на герметичність, електропровідність, магнітні властивості.
Бракованою, непридатною до експлуатації, називають таке відливання, яке має хоч би один непоправний і недопустимий за технічними умовами дефект.
Брак може бути викликаний недотриманням технології, помилками при конструюванні деталей і при проектуванні технологічного процесу виготовлення відливання.
Викривленням називається зміна розмірів і контурів відливання під впливом усадкової напруги. Причинами цього вигляду браку можуть бути нераціональність конструкції відливання, що приводить до утворення внутрішньої напруги; неправильне підведення металу, погіршуюче рівномірність його охолодження. Також викривлення може викликати неправильний склад або температура металу, що заливається, що викликають надмірну усадку; неправильний режим охолоджування відливання і недостатня податливість форми і стрижнів.
Газовими раковинами називають порожнечі, розташовані на поверхні або усередині відливання. Форма раковини сферична або закруглена, поверхня гладка блискуча. Раковини можуть бути одиночними або розташованими гніздами різного об'єму. В більшості випадків раковини виявляють при механічній обробці.
Газові раковини з'являються у тому випадку, коли в металі великий вміст газів унаслідок поганої якості вихідних матеріалів, неправильного режиму плавки або неправильно проведеного модифікування металу. Знижена газопроникність або підвищена вологість формувальних або стрижньових сумішей, надмірно висока температура металевих форм, низька температура сплаву, що заливається, що не забезпечує виходу з нього газів, також можуть служити причинами утворення газових раковин.
Піщаними раковинами називаються відкриті або закриті раковини, повністю або частково заповнені формувальним матеріалом. Причини такого браку наступні - місцеве руйнування і засмічення форм при збірці, недостатня міцність формувальної або стрижньової суміші або фарб, недостатнє кріплення виступаючих частин форми, слабке або нерівномірне набивання форми або стрижнів.
Усадковими раковинами називають відкриті або закриті порожнечі в телі відливання, що мають шорстку поверхню з грубокристалічним складом.
Рихлістю або пористістю називається грубозерниста і нещільна будова сплаву з наявністю міжкристалічних порожнеч більшої або меншої величини.
Причинами браку по усадкових раковинах і рихлості можуть бути неправильна конструкція відливання, що не забезпечує рівномірного її охолоджування; недостатнє живлення відливання рідким металом в процесі твердіння із-за неправильного розташування прибутків, випоровши і ливників; надмірно висока температура заливки.
Шлаковими раковинами називаються відкриті або закриті порожнечі, повністю або частково заповнені шлаком.
Причина такого браку: окислена або забруднена шихта і забруднені флюси; нестійкі вогнетриви, сприяючі рясному виділенню шлаків; недбале очищення металу від шлаку в ковші перед заливкою і недбала (з пропуском шлаку) заливка металу у форми; метал, що не розкислює.
Тріщинами гарячими і холодними називають крізні і некрізні розриви або надриви в стінках відливань. Поверхня зламу в гарячих тріщинах, оскільки вони з'являються при високих температурах, завжди окислена. У холодних тріщинах поверхня зламу абсолютно чиста. Тріщини виявляються постукуванням, гидропробой і способом магнітної дефектоскопії.
Причинами появи гарячих і холодних тріщин можуть бути неправильна конструкція відливання з різким переходом від товстих до тонких перетинів; гострі внутрішні кути у відливаннях; неправильно підготовлений склад формувальної або стрижньової сумішей і мала податливість їх. Також причиною появи тріщин може служити неправильний режим заливки і термічної обробки; удари при відбитті ливників або при транспортуванні відливань, що мають велику внутрішню напругу.
Недолив характеризується тим, що при заливці деякі частини відливання залишаються незаповненими. Спай - крізні або поверхневі із закругленими краями потоки передчасно застиглого металу. Причинами такого браку є недостатня кількість металу в ковші; низька температура сплаву при заливці і недостатня рідкотекучість його; нераціональна конструкція відливань із-за наявності дуже тонких стінок. Незначні дефекти в невідповідальних місцях відливань виправляють. Залежно від характеру дефекту, розмірів і конфігурації відливання його виправляють одним з наступних способів: закладають мастикою, просочують мастикою, металізацією, заваркою рідким металом, вкрученням пробок, газовою зваркою, електрозварюванням і термічною обробкою.
Раковини на невідповідальній частині деталі закладають бакелітовим лаком або мастикою, що складається з графіту і масла.
При недоливі крупних відливань інколи допускається виправлення дефектного місця наплавленням рідкого металу. Для цього дефектну частину ретельно очищають, обкладають стрижнями або формувальною сумішшю, створюючих форму частини, що недолила, і владнують пріямок для зливу металу. Спочатку заливають метал для розігрівання заварюваної частини відливання, потім отвір закладають і залишають метал у формі до охолодження. Дефекти відливань в метах, що випробовують велике навантаження, найнадійніше виправляють газовою або електричною зваркою. Відливання термічно обробляють, коли необхідно змінити їх твердість, зняти внутрішню напругу і в окремих випадках змінити мікроструктуру металу.
Висновок
Виробництво сталевих відливань - складний і трудомісткий процес, що вимагає великих фінансових вкладень, кваліфікованих кадрів, дотримання технології. Цей процес включає декілька відмінних один від одного етапів: плавка металу, виробництво форм, розливання рідкого сплаву у форми, термічна обробка готових виробів, контроль якості. Кожен з цих етапів володіє своїми особливостями і тонкощами, дотримання яких необхідне для виготовлення якісної продукції.
Деякі дефекти відливань піддаються виправленню. Це дозволяє скоротити відсоток браку в ливарних цехах. Основними способами виправлення дефектів відливань є: наплавлення розплавом, газова зварка, паяння, дугове електрозварювання, просочення або покриття дефектних місць спеціальними складами, а також декоративні способи виправлення.
Перед виправленням браку місця з дефектами ретельно очищають від грязі і оксидів. Неглибокі дефектні місця зачищають абразивними кругами або фасонними абразивними і сталевими шарошкамі за допомогою ручного або стаціонарного устаткування. Глибокі дефектні місця обробляють пневматичними зубилами або фрезеруванням. Наплавленням дефектних місць виправляють чавунне литво. Цей спосіб дозволяє отримати міцне з'єднання основної частини відливання з частиною, що наплавляється рідким чавуном. Методом наплавлення можна виправляти відливання з відбитими фігурними частинами (бобишкамі, ребрами, стінками і т. п.).
Газова зварка і паяння застосовуються для виправлення дефектів чавунного і кольорового литва. Газова зварка розділяється на холодну (без попереднього підігрівання відливання) і гарячу (з попереднім підігріванням). Гаряча зварка застосовується для виправлення дефектів в складних і відповідальних відливань. При такому способі зварки деталі піддаються значно меншій внутрішній напрузі, чим при холодному способі зварки. Паянням виправляються дефектні місця деталей, не випробовуючих значних механічних зусиль. Паянням усуваються дефекти на необроблюваних місцях відливань.
Завдяки простоті і високій якості цей метод знайшов найширше поширення в ливарних цехах. Як і при газовій зварці, чавунні і сталеві відливання можуть в окремих випадках піддаватися попередньому нагріву. У випадках вживання відливань для виготовлення деталей для гідравлічних або пневматичних машин, що працюють під тиском, пористість в литві потребує механічних зусиль. Паянням усуваються дефекти на необроблюваних місцях відливань.
Мастиками або мастиками виправляють дефектні місця на необроблюваних поверхнях відливань. Як декоративні мастики або мастики використовують епоксидні смоли (з отверджувачем і наповнювачем), асфальтові і бітумні мастики і ін.
Перелік посилань
1. Литейное производство / под ред. И.Б. Куманина - М., «Машиностроение»,1971г.
. Стальное литье / под ред. Н. П. Дубинина - М., «МАШГИЗ», 1961г.
. Стальные отливки / Арсов Я. Б. - М., «Машиностроение», 1974г.
. Технология конструкционных материалов / под ред. А. М. Дальский, Н.П. Дубинин - М., «Машиностроение», 1977г.
. Технология литейного производства / Титов Н.Д., Степанов Ю.А. - М., «Машиностроение», 1985г.