|
Для изготовления отливок
используют оловянные и беэоловянные бронзы, латуни ( 22).
Медные сплавы наряду с достаточной прочностью имеют
высокие антифрикционные свойства, хорошо противостоят коррозии в морской
воде, паре и других средах, сохраняют высокую пластичность при низкой
температуре. Они немагнитны, легко полируются и обрабатываются резанием.
Оловянные бронзы широко применяют для изготовления
арматуры, подшипников, шестерен, втулок, работающих в условиях трения,
повышенного давления воды и водяного пара. Хорошая жидкотекучесть бронз
позволяет литьем в песчаные формы получать сложные по конфигурации огливки.
Характерной особенностью сплавов этой группы является широкий интервал
кристаллизации (150—200 °С), что обусловливает значительные трудности
получения плотных отливок.
Бронзы с высоким содержанием олова (БрОЮФ1, Бр010Ц2),
ввиду его высокой стоимости и дефицитности, применяют только для отливок
ответственного назначения. Для обычных отливок используют малооловянные
бронзы.
Наиболее вредными примесями оловянных бронз являются
алюминий и крем- яий. Сотые доли процента этих элементов снижают механические
свойства бронз и способствуют увеличению растворимости водорода.
Легирование бронз цинком повышает литейные свойства и
снижает стоимость сплавов. Свинец улучшает антифрикционные свойства оловянных
бронз, их обрабатываемость резанием и жидкотекучесть. Фосфор повышает
износостойкость и жидкотекучесть.
Безоловян::ые бронзы по механическим, коррозионными и
антифрикционным свойствам превосходят оловянные. Наиболее широкое применение
из них нашли алюминиевые бронзы, которые имеют высокую коррозионную стойкость
в пресной и морской воде, хорошо противостоят разрушению в условиях
кавитации, обладают меньшим, чем оловянные бронзы, антифрикционным износом.
Алюминиевые бронзы применяют для изготовления гребных винтов крупных судов, зубчатых
колес, корпусов насосов и других отливок. Механические, технологические и
эксплуатационные свойства этих сплавов улучшают легированием железом,
марганцем и никелем. Железо и марганец устраняют склонность алюминиевых бронз
к образованию крупнозернистой структуры, повышают механические свойства.
Никель улучшает износостойкость и коррозионные свойства бронз. В процессе
выплавки алюминиевые бронзы склонны к окислению, сопровождающемуся
загрязнением расплава твердыми, трудно удаляемыми дисперсными оксидами А1203.
Свинцовые бронзы (БрСЗО) обладают хорошими
антифрикционными свойствами при больших удельных нагрузках и высоких
скоростях скольжения, поэтому их используют как заменители оловянной бронзы
при изготовлении вкладышей подшипников. Особенностью свинцовых бронз является
предрасположенность к ликвации свинца. Дисперсное распределение свинца может
быть достигнуто только при больших скоростях кристаллизации.
Латуни. Фасонные отливки изготовляют преимущественно из
сложнолеги- рованных латуней, двойные латуни используют сравнительно редко.
Легирование двойных латуней алюминием или кремнием повышает жидкотекучесть,
коррозионную стойкость, механические свойства сплавов и уменьшает угар цинка
при плавке. Вместе с тем алюминий и кремний повышают склонность латуней к
газонасыщению и образованию пористости. Железо и марганец улучшают
механические свойства латуней, но снижают жидкотекучесть. Олово, улучшая механические
свойства, не оказывает влияния на их литейные свойства.
Содержание легирующих элементов, в некоторых медных
литейных сплавах
Кремнистая латунь ЛЦ16К4 обладает высокой жидкотекучестыо,
хорошо обрабатывается резанием и сваривается. Ее применяют для изготовления
арматуры, испытывающей повышенное воздушное и гидравлическое давление,
работающей в агрессивных средах (морской воде, серной кислоте и т. д.). Эта
латунь имеет недостаточную пластичность при высокой температуре, склонна к
образованию трещин при затрудненной усадке. Примеси алюминия и олова снижают
жидкотекучесть кремнистой латуни и увеличивают склонность
к поглощению водорода и образованию газовой пористости.
Алюминиевые латуни, обладающие хорошей коррозионной
стойкостью в морской воде, широко применяют в судостроении. Марганцовые
латуни применяют для изготовления жаростойких и коррозионно-стойких отливок,
легирование оловом повышает их коррозионную стойкость в морской воде.
Свинцовую латунь используют как антифрикционный материал.
Особенности плавки медных сплавов. Плавку медных сплавов
ведут в тигельных и шахтных индукционных и отражательных печах, футерованных
шамотом или кварцем. При плавке на воздухе медные сплавы окисляются и
насыщаются водородом. Окисляются в первую очередь компоненты, имеющие более
высокий, чем медь, изобарный потенциал образования оксида. По этой причине
легирующие элементы (Al, Be, Sn, Zn и др.) раскисляют медь, образуя твердые,
жидкие и газообразные оксиды. Твердые оксиды медленно всплывают (осаждаются)
в расплавах. Они могут попасть в отливки.
Медные сплавы, за исключением латуней, интенсивно
поглощают водород и при кристаллизации склонны к образованию газовой
пористости. В большей мере этому подвержены сплавы с широким интервалом
кристаллизации. В зависимости от состава бронз и условий их плавки
растворимость водорода в них может достигать 20 см® на 100 г сплава. С повышением температуры интенсивность взаимодействия с газами увеличивается;
взаимодействию с газами наиболее подвержены алюминиевые и кремниевые бронзы и
латуни.
Для защиты от окисления плавку медных сплавов ведут под
покровом древесного угля или флюсов на основе фторидов, стекла или соды.
Чтобы предупредить образование твердых нерастворимых оксидов, медь перед
введением легирующих элементов раскисляют 0,1—0,15% фосфора.
Для очистки расплавов от растворенного водорода и твердых
неметаллических включений их подвергают продувке газами, вакуумированию,
обработке флюсами и фильтрованию. Наиболее глубокую очистку расплавов дает
фильтрование через зернистые фильтры из фторидов кальция и магния. Фильтры
перед использованием подогревают до 700—800 °С.
Медные сплавы модифицируют с целью измельчения зерен и
нейтрализации вредных примесей. Для измельчения зерна в сплавы вводят
0,15—0,2 % тугоплавких элементов (Ti, V, Zr, В, W, Мо). Для нейтрализации
вредного влияния примесей висмута, сурьмы, мышьяка и свинца в двойные латуни
вводят до 0,2 % кальция, до 0,3 % церия или 0,4 % циркония.
Технология изготовления фасонных отливок во многом
определяется интервалом кристаллизации сплавов и их склонностью к окислению в
процессе заполнения литейных форм. Для сплавов с узким интервалом
кристаллизации (латуни ЛЦ40С, алюминиевых бронз и латуней) характерно
образование сосредоточенных усадочных раковин и почти полное отсутствие
пористости. Изготовление отливок из таких сплавов требует установки в
тепловых узлах массивных прибылей. Сплавы с широким интервалом кристаллизации
(оловянные бронзы, медно-никелевые сплавы, кремнистые бронзы и др). склонны к
образованию рассеянной газоусадочной пористости, предотвратить появление
которой с помощью прибылей затруднительно. Поэтому отливки из этих сплавов
изготовляют с малыми по объему прибылями или без них.
Алюминиевые бронзы и другие сплавы с легкоокисляющимися
компонентами заливают через расширяющиеся литниковые системы, предназначенные
для отделения оксидных плен и обеспечения минимально допустимой скорости
течения металла на выходе из питателей. Как правило, используют расширяющиеся
литниковые системы с нижним или сифонным подводом металла; предусматривают
устройство центробежных шлакоуловителей, установку сеток и зернистых
фильтров. Более простые литниковые системы применяют при литье оловянных
бронз.
При медленном охлаждении медные сплавы (кроме кремнистых
бронз и латуней и оловянных бронз с высоким содержанием олова) не склонны к
образованию горячих трещин. При резком охлаждении трещинообразованию более
подвержен сплавы с широким интервалом кристаллизации. По этой причине их
почти не применяют для литья в кокиль и под давлением.
Для создания направленной кристаллизации при литье в
разовые формы широко используют холодильники. Разовые формы изготовляют из
мелкозернистых смесей с высоким содержанием глины (до 12 %). В целях борьбы с
пригаром в смеси для форм вводят до 2 % мазута. Для этой же цели на рабочую
поверхность высушенных форм наносят графитовые покрытия. Мелкие и сложные
отливки из медных сплавов получают в оболочковых формах и литьем по
выплавляемым моделям.
|