Что значит литой металл

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Литой металл

Литые металлы , в частности обладающие пористой структурой или содержащие мягкие включения, как, например, чугун с содержащимися в нем частицами графита, редко используются в работе на растягивающую нагрузку. Зато они способны сопротивляться без заметных деформаций сравнительно большим сжимающим силам. [1]

Литой металл после затвердевания подвергается пластической деформации при осадке, В осажденном металле искривляются волокна. Это может привести к снижению механических свойств стыка. Прочность качественно выполненною стыка контактной сварки обычно не ниже прочности основного металла. [2]

Литой металл в зависимости от условий процесса литья в большей или меньшей степени содержит усадочные раковины, рыхлость, газовые пузыри, трещины и пр. [3]

Литые металлы обладают значительной пористостью и, за редким исключением, непригодны для ограничения вакуумного пространства электропечей. Для этих печей может быть допущено применение высококачественного стального, чугунного или цветного литья при условии проверки его непроницаемости течеискателем. Чаще всего качественное литье в вакуумной технике применяется в форва-куумных механических насосах, где литые детали находятся в контакте с вакуумным маслом, что уменьшает вредное влияние пористости, а также для изготовления вакуумной арматуры, предназначенной для работы в линиях низкого вакуума. [4]

Литой металл действительно хрупко разрушается межкристаллитным образом. [5]

Литой металл шва , не подвергающийся подобной обработке, имеет крупнозернистую структуру и худшие по сравнению с прокатным механические свойства. [6]

Литой металл шва представляет собой перемешанный в жидком состоянии с основным металлом расплавленный электродный или присадочный материал. [8]

Литой металл большой толщины может иметь в зоне реза поры и рыхлоты. При резке кислородом высокого давления струя, имеющая большую скорость истечения, в зонах дефектного металла завихряется, размывает металл, теряет энергию, и вследствие этого процесс резки прерывается. [9]

Все литые металлы и сплавы, не подвергнутые обработке, обнаруживают литую структуру, известную еще под названием закристаллизованная или первичная структура. Зерно закристаллизованной структуры, особенно у сплавов с образованием твердого раствора, выявляется в иных условиях травления, чем зерен-ные структуры сплавов, подвергнутых обработке. Однако в первичной структуре также могут быть выявлены границы и поверхность зерен, фигуры травления. В литых сплавах выявляют дендритную структуру, типичную для твердого раствора. Это явление называют ликвацией твердого раствора. Изменение концентрации происходит постепенно. Химическая неоднородность кристалла зависит от диффузионной способности взаимодействующих легирующих элементов. У многокомпонентных сплавов неоднородность твердого раствора определяется примесными и легирующими элементами, имеющими самые низкие коэффициенты диффузии, например фосфор в технических железных сплавах. [10]

Если исходный литой металл имеет зерна различной формы и ориентировки ( см. рис. 37, а), то при степени деформации 9 % наблюдается начало ориентировки отдельных зерен в направлении действия внешней силы ( см. рис. 37, б); при повышении степени деформации до 27 % зерна еще больше вытягиваются в направлении деформации ( см. рис. 37, в), образуя при более высоких степенях деформации волокнистую структуру. [11]

Если исходный литой металл имеет зерна различной формы и ориентировки ( см. рис. 37, а), то при степени деформации 9 % наблюдается начало ориентировки отдельных зерен в направлении действия внешней силы ( см. рис. 37, б); при повышении степени деформации до 27 % зерна еще больше вытягиваются в направлении деформации ( см. рис. 37, в), образуя при более высоких степенях деформации волокнистую структуру. [13]

У литого металла крупнозернистая структура, он хуже, чем спеченный, поддается механической обработке и обработке давлением. Обрабатываемость его можно значительно улучшить введением модификаторов при плавке. Изделия несложной формы изготавливают отливкой. Фасонные изделия получают гарниссажной плавкой с последующей разливкой центробежным способом в графитовые изложницы. Изделия небольших размеров из вольфрама получают напылением плазменной горелкой. [14]

Прочность литого металла в паяном шве не является постоянной величиной и зависит не только от состава, но и от условий его кристаллизации и образующейся литой структуры. Начиная с какого-то относительно большого зазора, прочность паяного соединения или вообще не изменяется, или изменяется слабо. [15]

Источник

Литье металлов

Человечество используем металлы и их сплавы несколько тысячелетий. Сначала металлы находили в виде самородков и россыпей, позже доисторические племена научились перерабатывать металлосодержащие руды. Проверенным способом получения изделий из металлов было литье в земляные формы.

Отливали наконечники для стрел и мечи, сельскохозяйственные орудия и инструменты, утварь и украшения. За прошедшие с тех пор тысячелетия человек изобрел множество новых приемов обработки материалов и методов литья, включая литье под давлением, газифицируемые формы и порошковую металлургию. Старинный способ также сохранился, но используется в основном в скульптурных мастерских и художественных промыслах.

Особенности литья металлов

По сравнению с другими материалами, такими, например, как воск или гипс, литье металлов отличается некоторыми особенностями. Первая из них — высокая температура перехода из твердое в жидкое состояние. Воск, гипс и цемент затвердевают при комнатной температуре. Температура плавления металлов гораздо выше — от 231 °C у олова до 1531 °C у железа. Перед тем, как приступить к литью металла, его необходимо расплавить. И если олово можно расплавить в глиняной плошке на простом костре из подобранных рядом сучьев, то для плавления меди, не говоря уже о железе, понадобится специально оборудованная печь и подготовленное топливо.

Олово и свинец — самые мягкие и легкоплавкие металлы — можно отливать даже в деревянные матрицы.

Для литья более тугоплавких металлов потребуются формы из смеси песка и глины. Некоторые металлы, как, например, титан, требуют для литья металлические формы.

После заливки изделию требуется остыть. Многоразовые матрицы разбирают, одноразовые формы разрушают, и отливка готова к дальнейшей механической обработке или к использованию.

Металлы для заливки

Черные металлы

В металлургической промышленности различают цветные и черные металлы. К черным относятся железо, марганец, хром и сплавы на их основе. Сюда входят все стали, чугуны и ферросплавы. Черные металлы дают более 90% мирового потребления металлических сплавов. Из стали производят корпуса и детали транспортных средств от самоката до супертанкера, строительные конструкции, бытовую технику, станки и другое промышленной оборудование.

Чугун — отличный металл для литья крупных прочных и долговечных конструкций, не подверженных напряжениям изгиба или скручивания.

Цветные металлы, в свою очередь, в зависимости от физических свойств, и прежде всего, удельного веса, делятся на две большие группы

Легкие цветные металлы

В эту группу входят алюминий, титан, магний. Эти металлы встречаются реже, чем железо, и стоят дороже. Их применяют в тех отраслях, где нужно снизить вес изделия — аэрокосмическая промышленность, производство высокотехнологичных вооружений, производство вычислительной и телекоммуникационной техники, смартфонов и малых бытовых приборов.

Титан благодаря своему отличному взаимодействию с тканями человеческого организма широко применяется для протезирования костей суставов и зубов.

Тяжелые цветные металлы

Сюда относятся медь, олово, свинец, цинк и никель. Их применяют в химической промышленности, производстве электроматериалов, в электронике, на транспорте – везде, где требуются достаточно прочные, упругие и коррозионно-стойкие сплавы.

Благородные металлы

В эту группу входят золото, серебро, платина, а также более редкие рутений, родий, палладий, осмий, иридий.

Первые три известны человеку с доисторических времен. Они редко (относительно меди и железа) встречались в природе и поэтому служили платежным средством, материалом для ценных украшений и ритуальных предметов.

Золото и платина

С развитием цивилизации золото и платина сохранили свою роль средства накопления богатств, однако стали весьма широко использоваться в промышленности и медицине из-за своих уникальных физико-химических свойств.

Методы литья металлов

Основные методы литья металлов следующие:

Традиционный метод

Металл поступает в форму под действием силы тяжести. Применяются песчано-глиняные или металлические матрицы. Недостаток метода — высокая трудоемкость изготовления форм и других операций, тяжелые условия труда и низкая экологичность

Литье под низким давлением

Суть метода заключается в том, что тигель с металлом и матрицы для отливок располагаются в герметичной камере. Металлопровод, сделанный из титанового сплава, опускается из формы в расплавленный металл. В это время в камеру подают низкое избыточное давление воздуха или инертного газа. Металл попадает в матрицу под давлением, скорость потока весьма высока и при этом регулируется. Форма заполняется полностью и равномерно.

Метод позволяет получать высококачественные отливки, в том числе особо тонкостенные. Качество поверхности также превосходит отливки, получаемые традиционным методом. Литейные газы удаляются через отводящий трубопровод в систему очистки, откуда попадают в атмосферу. Метод отличается высокой автоматизацией операций, улучшенными условиями труда персонала и высокой экологичностью. К тому же при таком литье и материалы, и расход энергии существенно экономятся.

Литье под высоким давлением

Метод применяется как в черной, так и в цветной металлургии и позволяет получать наиболее точные и однородные отливки. Металл под высоким напором поступает в матрицу со скоростью до 120 м/с и мгновенно заполняет ее.

Деталям, полученным таким методом, практически не требуется финишная механическая обработка. Таким методом можно отливать детали практически любой конфигурации, с тонкими стенками, с готовыми отверстиями и даже с готовой резьбой.

Инжекционное литье

Инжекционный метод от обычного литья под давлением тем, что металл попадает в матрицу в виде порошка, смешанного со связующим веществом. Формы делают из высокопрочных сталей.

Высокая текучесть смеси позволяет заполнить мельчайшие детали рельефа форм самой сложной конфигурации, включающих внутренние полости. Достоинством этого метода является высокая точность поверхности, делающая ненужной дополнительную механическую обработку или сводящую ее к минимуму. Другим преимуществом является высочайшая физико-химическая однородность отливки.

Существуют и другие методы литья деталей, имеющие нишевое применение.

Основные способы литья металлов

Литье в землю

Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.

Технология литья в землю

Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,

Литье в металлические формы

Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.

Литье в металлические формы

После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.

Литье по газифицируемым моделям

Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.

Литье по газифицируемым моделям

Преимущества способа:

• модель не требуется извлекать из матрицы;
• можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
• существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.

Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.

Формы для литья

Самый древний вид форм — это формы из песчано-глиняной формовочной смеси, или «земли». Исторически центры металлургии возникали рядом с местами залегания уже готовых по своему составу для литья песков, например, рядом с всемирно известным Каслинским чугунным заводом. Смеси делятся на обмазочные и наполнительные.

формы из песчано-глиняной формовочной смеси

Для построения любой матрицы требуется модель — макет будущего изделия в натуральную величину, но несколько больших размеров — на величину литейной усадки.

Модель помешают по центру опалубки, или опоки, и наносят на нее слой обмазочной смеси — термостойкой и пластичной. Потом начинают послойно, тщательно трамбуя каждый слой, заполнять опоку наполнительной смесью. Требования к наполнительным смесям намного ниже, чем к обмазочным — они должны выдерживать давление залитого металла, сохраняя конфигурацию отливки, и обеспечивать выход плавильных газов. После модель извлекают из формы и на ее место заливают расплав.

Для отливок сложной конфигурации, имеющих замысловатые детали и внутренние полости, применяют составные модели и формы из нескольких частей.

Литье также осуществляется и в металлические формы. Их применяют при больших тиражах отливаемых деталей, в тех случаях, когда требуется высокая точность размеров и низкая шероховатость поверхности отливки, а также для некоторых металлов, активных в нагретом состоянии. Температура плавления материала формы должна быть существенно выше, чем температура отливаемого расплава.

Область применения

Различные способы литья имеют свои преимущественные сферы применения.

Так, литье в песчаные формы применяется при единичных отливках или малых сериях. Проверенный тысячелетиями способ понемногу уходит с промышленных предприятий, но продолжает использоваться на художественных промыслах и в скульптурных мастерских.

Литье в металлические формы применяется в случаях, когда требуется

• большие тиражи отливок;
• высокая точность размеров;
• высокое качество поверхности.

Также литье в металл популярно в ювелирной промышленности и в производстве металлических украшений.

Литье под давлением все шире используется предприятиями, сфокусированными на качестве своих изделий, следящими за экологией, охраной труда и эффективным расходованием материальных и энергетических ресурсов.

Литье по газифицируемым моделям применяется в тех случаях, когда планируются большие тиражи отливок, требуется высокая точность и экономия трудоемкости.

Источник