куксова вкладка
белагель са/р - реминерализирующий гель
методи лиття для одержання малих виливків складної форми і дуже точних розмірів

Контроль механических свойств отливок.

Контроль механических свойств отливок.

О механических свойствах отливок судят по их твердости, сопротивлению растяжению, относительному удлинению образцов, относительному сужению пло* щади поперечного сечения образцов, ударной вязкости. Испытания на изгиб, сжатие, кручение, срез, усталостные проводят в редких случаях, когда с учетом условий службы деталей эти виды контроля указаны на чертеже. Отливки из жаропрочных сплавов, работающие при высоких температурах, испытывают на жаропрочность.
Контроль твердости осуществляют после термообработки отливок. Обычно по выплавляемым моделям отливают тонкостенные детали. Проверку их твердости удобнее вести на приборе ТК (по Роквеллу), который оставляет незначительный отпечаток на отливке.
Литейная корка отливки, застывающая в первую очередь, имеет иную структуру, чем ее тело. Так как поверхность отливки может быть обезуглероженной или окисленной, ее для определения истинной твердости зачищают на глубину 0,5—.1 мм. Твердость проверяют непосредственно на отливках, не делая образцов. Отливки проверяют на твердость по нормам контроля в количестве 1—10% одной плавки или термосадки.
Контроль механических свойств отливок на растяжение проводят на специальных литых или вырезанных из литых заготовок (брусков) и механически обработанных образцах. Определяют предел текучести сг
, временное сопротивление при растяжении а
, одновременно относительное удлинение б и относительное сужение площади поперечного сечения i|). Эти величины наиболее полно характеризуют прочность и пластичность металла отливок.
Для испытаний на растяжение используют разрывные машины типа пресса Гагарина, например универсальные машины ИМ-4Р, ИМ-12А, ЦНИИТмаш, / новые машины высокой точности типа Ин-строн, обеспечивающие плавность статического нагружения, регулирования скорости испытаний, точность показаний нагрузки не менее
ztl %. Скорость перемещения захвата машины при испытаниях должна быть не более 4 мм/мин до появления текучести и не более 20 мм/мин за пределом текучести.
Важное значение имеет выбор метода литья заготовок для образцов. Для тонкостенных отливок из сталей и жаропрочных сплавов Наиболее подходят образцы, испытываемые на растяжение, по ГОСТ 1497—73 (СТ СЭВ 471—77) с начальной расчетной длиной /
= = 5,65 УF
(короткие образцы). Длинные образцы /
= 11,3 диаметром d
—10 мм труднее получить без литейных дефектов. Образцы диаметром 5—6 мм полнее характеризуют механические свойства отливок по выплавляемым моделям с толщиной стенок в 2—7 мм-, которые в практике наиболее распространены. В стандарте указано, что применение коротких образцов предпочтительнее.
Литые образцы и образцы из хрупких металлов указанным стандартом допускается изготовлять с начальной расчетной длиной /
=.
= 2,82 УГ
Размеры и предельные отклонения по рабочей части цилиндрических образцов приведены в ГОСТе.
При диаметре рабочей части литых механически обработанных образцов d
< 10 мм допустимые отклонения на этот размер составляют ±2 мм.
Существует мнение, что отдельно отлитые и прилитые к отливкам образцы не отражают истинных механических свойств материала отливки вследствие различных условий питания при кристаллизации. Это мнение, очевидно, справедливо при получении отливок в песчаных формах. Однако при литье в горячие формы тонкостенных отливок и образцов по выплавляемым моделям различия в механических свойствах металла отливок и отлитых отдельно этим же методом образцов незначительны, при условии удовлетворительного питания отливок и образцов и отсутствия литейных дефектов.
В разное время исследователи (И. И. Горюнов, Н. М. Тучкевич, Ф. И. Аксенов, В. Н. Иванов, Б. С. Курчман, Ю. А. Нехендзи) предлагали различные методы отливки по выплавляемым моделям образцов для механических испытаний [41 ]. Ниже приведены только некоторые, представляющиеся оптимальными методиками литья образцов.
Все исследователи сходятся во мнении, что свойства образцов, вырезанных из отдельно отлитых брусков стандартной формы — трефовидной и клиновидной (рис. 9.4, а и б) наиболее высокие, так как в местах вырезки образцов обеспечиваются наиболее благоприятные условия питания. Значения свойств этих образцов существенно превышают значения свойства материала реальных отливок, для которых далеко не всегда можно обеспечить такое надежное питание и условия направленного затвердевания. Правда, в некоторых случаях значения механических свойств образцов из трефовидного бруска (см. рис. 9.4, а) получаются заниженными. Это наблюдалось, например, при литье жаропрочного сплава в вакууме, когда значения свойств образцов, вырезанных из бруска указанной формы, были на 15—24 % ниже значений свойств индивидуально отлитых образцов, залитых также в вакууме, и образцов из трефовидных брусков, отлитых при атмосферном давлении; Причина этого в том, что кристаллизация в вакууме для отливок больших сечений неблагоприятна, так как в процессе затвердевания расплава не проявляется уплотняющее отливку действие на него атмосферного давления.
Большой объем механической обработки при изготовлении образцов, вырезаемых из трефовидных и клиновидных брусков (рис. 9.4, а и б), а также из отлитых пальчиковых образцов по методике ГОСТ 2176—77 вызывает серьезные затруднения, вследствие чего эти отливки при литье по выплавляемым моделям не получили широкого распространения.
Для определения действительных механических свойств тонкостенных отливок по выплавляемым моделям, на наш взгляд, целесо-
Рис. 9.4. Конфигурация литых заготовок образцов для испытаний иа растяжение:.
а — трефовидная; б — клиновидная; в — «пальчиковая»; г — блоков с горизонтальными коллекторами; д — блок с кольцевыми коллекторами; е — блок с отводным вертикальным коллектором.
.
образно применять отдельно отлитые образцы, сечение и методика литья которых близки к реальным. Эти образцы изготовляют с минимальной механической обработкой. Для жаропрочных сплавов, обрабатываемость которых затруднена, Б. С. Курчманом предложены и опробованы литые образцы типа гагаринских, которые могут быть использованы с сохранением литейной корки, изготовлены с минимальной механической обработкой, без нарезки резьбы и проточки рабочей части. Такие образцы ближе по свойствам к необрабатываемым отливкам по выплавляемым моделям. При испытании этих образцов применяют литые захваты из жаропрочных сплавов (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Приспособление для испытания образцов в литом состоянии без механической обработки:.
1 — образец; 2 — захват; 3 — тяга.
.
Из большого количества конструкций блоков литых образцов, опробованных в разное время* можно рекомендовать предложенные Ю. А. Нехендзи (рис. 9.4, ё) и Б. С. Курчманом (рис. 9.4, г, 5). В этих конструкциях обеспечивается надежное питание горячим металлом обеих головок образцов; последовательная заливка образцов по длине рабочей части без встречных потоков, которые могут привести к спаям в рабочей части; предотвращение возможности затекания металла в некоторые образцы при заливке до их сифонного заполнения; расположение образцов в блоке, при котором обеспечиваются преимущественно равные условия их заливки.
Для проверки свойств металла (отвлеченно от отливок) целесообразно использовать образцы, вырезаемые из отдельно отлитых стандартных брусков клиновидной и трефовидной форм.
Литье по выплавляемым моделям получило широкое распространение для изготовления деталей ответственного назначения, работающих в условиях воздействия высоких температур, например литых рабочих турбинных колес турбокомпрессоров автомобильных дизельных двигателей, длительно работающих при температурах до 750 °С. В зависимости от условий работы литых деталей контрольные образцы от их партии (от плавки или термосадки) проверяют на растяжение при повышенных температурах (кратковременные испытания) и жаропрочность (или длительную прочность). При кратковременных испытаниях определяют а
, б, г|) как и при обычных испытаниях на растяжение. Образец и захваты машины помещают в трубчатую печь с регулируемой и контролируемой температурой. Образцы нагружают после их нагрева в течение 30 мин при заданной температуре испытаний.
Длительной прочностью называют свойство сплава противостоять разрушению под длительным действием постоянно приложенной нагрузки при заданной повышенной температуре. Принятое при испытании длительной прочности обозначение сг?ооч
= 140 МПа показывает, что образец в течение 100 ч при температуре 800 °С выдерживает указанное напряжение.
В исследовательских работах, например, при создании новых жаропрочных сплавов, проводят также испытания длительной прочности с учетом деформации образца (так называемой ползучести сплава).
Испытание длительной прочности и ползучести прободят, на* пример, на рычажных разрывных машинах- МП-4, ЯБ-1, АИМА-5, на которых устанавливают печь и создают постоянно действующую нагрузку на образец. В условиях испытаний образец должен простоять под действием постоянно приложенной нагрузки и постоянной температуры определенное время (например 100 или 1000 ч). Параметры испытаний указывают в технических условиях на сплав.