Глава VI. Виробництво виливків з кольорових металів і сплавів.

Виробництво виливків з кольорових металів і сплавів.

§ 1. Кольорові сплави, застосовувані для лиття.

Для виробництва виливків застосовують важкі сплави на мідній основі й легкі на алюмінієвій і магнієвій основах.

Мідні сплави застосовують для виливків, які повинні мати деякі спеціальні властивості: зносостійкістю, стійкістю в атмосфері, кислотах, лугах, прісній або морській воді при досить високих механічних показниках.

Чиста мідь має погані ливарні властивості, тому частіше застосовують її сплави: латуні й бронзи.

Латуні – це сплави міді із цинком. Вони бувають прості й спеціальні. У простих латунях до 45% цинку й для виливків вони застосовуються рідко. Найбільше широко застосовуються спеціальні латуні, які виходять добавкою до простих латуней Sn, Al, Ni, Mn, Fe, Pb, що надає латуням підвищену міцність, твердість, оброблюваність різанням і гарні ливарні властивості.

Крім латуней, застосовуються також бронзи. Вони розділяються на дві групи: олов’яні й спеціальні або безолов’яні. Так як олово є дефіцитним і дорогим металом на практиці застосовують багато марок бронзи, у яких олово частково або повністю замінене іншими елементами: Zn, Pb, Fe, Ni, Si і ін.

Олов’яні бронзи мають підвищену зносостійкість і корозійну стійкість, з них виготовляють корпуса насосів, підшипники, зубчасті колеса, втулки.

З безоло’вяних бронз найбільше застосування знаходять алюмінієві й кременисті бронзи.

Алюмінієва бронза в порівнянні з олов’яною, має більшу міцність, опір зношування й стійкість проти корозії, досить гарну рідкотекучість. Однак їй властиві підвищена усадка (до 3%) і схильність до поглинання газів у рідкому стані.

З алюмінієвої бронзи відливають деталі для хімічної промисловості, суднобудування, ручних насосів.

Кремениста бронза утримуюча до 3% Si має гарні ливарні властивості й високу пластичність. Добавка Mn підвищує корозійну стійкість, а Pb – антифрикційні властивості.

Маркування мідних сплавів.

Сплави позначають початковою буквою: Л - латунь, Бр - бронза. Після чого випливають перші букви основних елементів, що утворять сплав.

О - олово, Ц - цинк, Мц - марганець, Ж - залізо, Ф - фосфор, Б - берілій, Х - хром, С - свинець, А - алюміній, К - кремній, Н - нікель. Цифри після букв показують кількість легуючих елементів в %.

Прості латуні маркірують: Л60; Л63; Л70; Л80; Л90; Л96, де цифра вказує кількість міді, а інше цинк.

Ливарні латуні: ЛК80-3Л – кремній 3%, мідь 80%, інше цинк; ЛАЖМц-66-6-3-2; ЛМцС58-2-2; ЛМцЖ55-3-1.

Олов’яні бронзи: БрОФ6, 5-0, 4 – 6, 5 олова й 0, 4 фосфори, інше мідь, БрОЦС6-6-3 – 6% олова, 6% цинку, 3% свинцю інше мідь.

Безолов’яні бронзи: БрАЖС-7-1, 5-1, 5 – 7% алюмінію, 1, 5% заліза, 1, 5%свинцю інше мідь.

До ливарних олов’яних бронз відносять: БрО10; БрОФ10-1; БрОЦ10-2; БрОСЦ5-5-5; БрОСЦ6-6-3; БрОЖ10-3-1, 5.

Кремениста бронза БрКМц3-1.

Чистий алюміній також дуже рідко застосовується для лиття, тому що має низькі ливарні властивості. На практиці частіше використовують легкі сплави на основі Al і Mg (силуміни). Сплави Al з Si зі змістом 6...13% Si відрізняються високими ливарними властивостями, гарною рідкотекучістю. З них відливають тонкостінні вироби дуже складної конфігурації. Усадка силумінів близько 1%.

У ливарному виробництві застосовують також сплави Al з Mg (АЛ8-8, 8% Mg інше Al) і Al з Cu (АЛ7, АЛ12).

В авіаційній промисловості широко застосовують сплави магнію. Із цих сплавів роблять деталі літаків, радіоапаратури. Їхня ливарна усадка 1, 2...1, 4%.

§ 2. Особливості виготовлення форм для кольорових сплавів.

Мідні сплави відрізняються значною усадкою, порівняно легко окислюються з утворенням на поверхні плівки окислів при високих температурах, а бронзи мають більшу схильність до ліквації. Тому повинне бути забезпечене плавне заповнення форми. При литті деталей з мідних сплавів, часто у формі розташовують велику кількість виливків, з'єднаних живильниками з одним стояком. Для алюмінієвої бронзи підводять метал у нижню частину виливка з урахуванням сильної здатності до окиснення й збільшеної усадки цього сплаву.

Для поліпшення живлення на виливку встановлюють масивні прибутки й живильні випори, підведення металу здійснюють у масивну частину виливка.

З алюмінієвих сплавів одержують виливки простої і складної форми зі стінками товщиною від 2, 5 мм і вище.

Застосовують ливникові системи із сифонним підведенням металу, а також через вертикальні щілевидні літники й зверху через колектор. Унизу стояка звичайно встановлюють фільтрувальні сітки, які затримують шлаки й плівки Al₂O₃. Живильники з'єднуються з порожниною форми. Випори встановлюють масивні, щоб не тільки сприяли видаленню газів, але й служили прибутком для виливка. Сумарна вага випорів нерідко становить 50% і більше ваги деталі, а разом з ливниковою системою більше 100%.

При литті магнієвих сплавів метал підводять до виливка одночасно у великій кількості місць, що забезпечує рівномірність заповнення форми й охолодження виливка.

Для запобігання магнієвого сплаву від загоряння під час заливання форм струмінь металу обпилюють сірчаним порошком. Сірка утворить пари й сірчистий газ, які охороняють метал від зіткнення з повітрям.

§ 3. Плавка кольорових металів.

В якості шихтових матеріалів для виготовлення фасонного лиття з кольорових сплавів застосовують не тільки чисті метали, але й вторинні. Cu, Ni, Zn, Al, Mg, Pb надходять у ливарні цеха у вигляді злитків різної форми.

Вторинні метали являють собою відходи ливарних цехів і ін. виробництв. У вторинних металах не допускається наявність шкідливих домішок - Sb, As, Si а також окислів Fe, Al.

Як флюси використають хлористі й фтористі солі, які не тільки ошлаковують домішки неметалічних включень, але й охороняють сплав у процесі плавки від насичення газами й окислювання.

Плавильними агрегатами для плавки кольорових сплавів є тигельні й полум'яні печі, стаціонарні й поворотні електричні й газові тиглі, електропечі опору, електричні дугові й індукційні печі.