Оборудование, приборы и материалы. Плавильная печь, металлографический микроскоп, установка для полирования шлифов, механическая ножовка

Плавильная печь, металлографический микроскоп, установка для полирования шлифов, механическая ножовка, потенциометр с хромель-алюмелевой термопарой погружения, опоки, модельный комплект для изготовления образцов диаметром 10, 20, 30, 40 и 50 мм, длиной 150 – 200 мм, формовочный и измерительный инструмент, технические весы, формовочная смесь, набор напильников и шлифовальной бумаги для приготовления шлифов, реактивы для травления, спецодежда.

Порядок проведения работы

1. Приготовить алюминиевый сплав заданного состава.

2. Изготовить форму для одновремнной заливки образцов диаметром 10, 20, 30, 40 и50 мм, длиной 150 – 200 мм.

3. Залить форму при температуре, заданной преподавателем.

4. Рассчитать продолжительность и среднюю скорость затвердевания отливок.

5. После охлаждения отрезать от отливок заготовки и изготовить поперечные макрошлифы. Травление шлифов рекомендуется проводить в смеси азотной и соляной кислот (3: 1) с добавлением 10 %-го раствора хлорной меди.

6. Измерить параметры структурных зон. Каждый участник заполняет таблицу, в которую заносит свои индивидуальные измерения d′, X′ _ст, d′ _ст и общие результаты d, X_ст, d_ст (усредненные по данным всей группы).

7. По усредненным результатам построить графики для выявления зависимости d и X_ст/d_ст от скорости затвердевания.

9. Оценить влияние скорости охлаждения на микроструктуру отливок (протяженность структурных зон, размеры и форму отдельных кристаллов).

Таблица 1

Содержание отчета

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Описание методики проведения эксперимента с перечнем.

4. Результаты измерения структурных зон применяемого оборудования и материалов.

5. Теоретический расчет продолжительности и скорости затвердевания отливок.

6. Таблица результатов и графики, отражающие влияние скорости охлаждения на параметры структурных зон.

7. Рисунки микроструктуры.

8. Основные выводы по работе.

9. Вопросы по технике безопасности при проведении работы.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные структурные зоны слитка.

2. С какой целью необходимо оценивать скорость затвердевания отливки в целом или отдельных ее частей?

3. В чем выражается влияние скорости охлаждения на структуру и механические свойства металлов и сплавов?

4. Как влияет скорость охлаждения на характер и расположение неметаллических включений и ликвационных дефектов?

5. Каковы способы контроля качества отливок?

6. Назовите практические приемы регулирования процесса затвердевания.

7. Конструктивные и технологические особенности металлооболочковых форм.

Лабораторная работа №9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ФОРМОВОЧНОЙ И СТЕРЖНЕВОЙ СМЕСИ

Цель работы: ознакомление с методикой определения основных теплофизических свойств формовочной смеси.

Основные положения: Основными величинами, характеризующими теплофизические свойства формы, являются коэффициенты теплопроводности λ ₂, удельной теплоемкости с₂, коэффициент аккумуляции тепла b₂ и температуропроводность a₂.

Коэффициент аккумуляции тепла формой b₂ и температуропроводность a₂ можно определить, зная плотность материала формы ρ ₂, коэффициент теплопроводности λ ₂ и удельную теплоемкость с₂.

;

.

Свойства формы определяют в условиях, сходных с реальными условиями литья, путем заливки металла в форму и исследования ее температурного поля.

Показатель степени параболы n определяют из соотношения

,

где S и S₁ – площади области над кривой и под кривой соответственно (рис. 1). Их определяют подсчетом клеточек, если чертеж выполнен на миллиметровой бумаге или планиметром.

При таком способе исследования полученные эффективные коэффициенты автоматически учитывают все эффекты, связанные с поглощением или выделением теплоты в форме.

Метод позволяет определить тепловые свойства формы при любых температурах. Для этого достаточно залить металл с известными теплофизическими свойствами и соответствующей температурой кристаллизации.

Определение теплофизических свойств формовочной и стержневой смеси может быть осуществлено методом плоской либо цилиндрической отливки.

Рисунок 1 - Температурное поле отливки и формы при определении теплофизическихсвойств