Контроль механічних властивостей виливків.

Контроль механічних властивостей виливків

Про механічні властивості виливків судять по їхній твердості, опорі розтяганню, відносному подовженню зразків, відносному звуженню пло* щади поперечного переріза зразків, ударної в`язкості. Випробування на вигин, стиск, крутіння, зріз, усталостние проводять у рідких випадках, коли з урахуванням умов служби деталей ці види контролю зазначені на кресленні. Виливка з жароміцних сплавів, що працюють при високих температурах, випробовують на жароміцність
Контроль твердості здійснюють після термообробки виливків. Звичайно по виплавлюваних моделях відливають тонкостінні деталі. Перевірку їх твердості зручніше вести на приладі ТК (по Роквеллу), який залишає незначний відбиток на виливку
Ливарна кірка виливка, що застигає в першу чергу, має іншу структуру, чому її тіло. Тому що поверхня виливка може бути зневуглецьованої або окисненої, її для визначення дійсної твердості зачищають на глибину 0,5-.1 мм. Твердість перевіряють безпосередньо на виливках, не роблячи зразків. Виливка перевіряють на твердість по нормах контролю в кількості 1-10% однієї плавки або термосадки.
Контроль механічних властивостей виливків на розтягання проводять на спеціальних литі або вирізаних з литих заготовок (брусків) і механічно оброблених зразках. Визначають границя текучості сг
, тимчасовий опір при розтяганні а
, одночасно відносне подовження б і відносне звуження площі поперечного переріза i|). Ці величини найбільше повно характеризують міцність і пластичність металу виливків
Для випробувань на розтягання використовують розривні машини типу преса Гагаріна, наприклад універсальні машини ЇМ-4Р, ЇМ-12А, Цниитмаш, / нові машини високої точності типу Ин-строн, що забезпечують плавність статичного нагружения, регулювання швидкості випробувань, точність показань навантаження не менш
ztl %. Швидкість переміщення захоплення машини при випробуваннях повинна бути не більш 4 мм/хв до появи плинності й не більш 20 мм/хв за межею плинності
Важливе значення має вибір методу лиття заготовок для зразків. Для тонкостінних виливків зі сталей і жароміцних сплавів Найбільше підходять зразки, випробовувані на розтягання, за ДСТ 1497-73 (СТ СЄВ 471-77) з початковою розрахунковою довжиною /
= = 5,65 УF
(короткі зразки). Довгі зразки /
= 11,3 діаметром d
-10 мм сутужніше одержати без ливарних дефектів. Зразки діаметром 5-6 мм повніше характеризують механічні властивості виливків по виплавлюваних моделях з товщиною стінок в 2-7 мм-, які в практиці найпоширеніші. У стандарті зазначене, що застосування коротких зразків переважніше.
Литі зразки й зразки з тендітних металів зазначеним стандартом допускається виготовляти з початковою розрахунковою довжиною /
=.
= 2,82 УГ
Розміри й граничні відхилення по робочій частині циліндричних зразків наведені Вгосте.
При діаметрі робочої частини литих механічно оброблених зразків d
< 10 мм припустимі відхилення на цей розмір становлять ±2 мм.
Існує думка, що окремо відлиті й долиті до виливків зразки не відбивають дійсних механічних властивостей матеріалу виливка внаслідок різних умов харчування при кристалізації. Ця думка, мабуть, справедливо при одержанні виливків у піщаних формах. Однак при литті в гарячі форми тонкостінних виливків і зразків по виплавлюваних моделях відмінності в механічних властивостях металу виливків і відлитих окремо цим же методом зразків незначні, за умови задовільного харчування виливків і зразків і відсутності ливарних дефектів
У різний час дослідники (І. І. Горюнов, Н. М. Тучкевич, Ф. І. Аксьонов, В. Н. Іванов, Б. С. Курчман, Ю. А. Нехендзи) пропонували різні методи виливка по виплавлюваних моделях зразків для механічних випробувань [41 ]. Нижче наведені тільки деяк, що представляються оптимальними методиками лиття зразків
Усі дослідники сходяться в думці, що властивості зразків, вирізаних з окремо відлитих брусків стандартної форми — трефовидной і клиноподібної (мал. 9.4, а й б) найбільш високі, тому що в місцях вирізки зразків забезпечуються найбільш сприятливі умови харчування. Значення властивостей цих зразків суттєво перевищують значення властивості матеріалу реальних виливків, для яких далеко не завжди можна забезпечити таке надійне харчування й умови спрямованого затвердіння. Правда, у деяких випадках значення механічних властивостей зразків із трефовидного бруска (див. мал. 9.4, а) виходять заниженими. Це спостерігалося, наприклад, при литті жароміцного сплаву у вакуумі, коли значення властивостей зразків, вирізаних із бруска зазначеної форми, були на 15-24 % нижче значень властивостей індивідуально відлитих зразків, залитих також у вакуумі, і зразків із трефовидних брусків, відлитих при атмосферному тиску; Причина цього в тому, що кристалізація у вакуумі для виливків більших перетинів несприятлива, тому що в процесі затвердіння розплаву не проявляється ущільнююче виливок дія на нього атмосферний тиску
Великий об`єм механічної обробки при виготовленні зразків, що вирізьблюються із трефовидних і клиноподібних брусків (мал. 9.4, а й б), а також з відлитих пальчикових зразків за методикою ДЕРЖСТАНДАРТ 2176-77 викликає серйозні утруднення, внаслідок чого ці виливки при литті по виплавлюваних моделях не одержали широкого поширення
Для визначення дійсних механічних властивостей тонкостінних виливків по виплавлюваних моделях, на наш погляд, целесо-
Рис. 9.4. Конфігурація литих заготовок зразків для випробувань иа розтягання:.
а — трефовидная; б — клиноподібна; в — «пальчиковая»; г — блоків з горизонтальними колекторами; д — блок з кільцевими колекторами; е — блок з відвідним вертикальним колектором
.
образно застосовувати окремо відлиті зразки, перетин і методика лиття яких близькі до реальних. Ці зразки виготовляють із мінімальною механічною обробкою. Для жароміцних сплавів, оброблюваність яких утруднена, Б. С. Курчманом запропоновані й випробувані литі зразки типу гагарінських, які можуть бути використані зі збереженням ливарної кірки, виготовлені з мінімальною механічною обробкою, без нарізки різьблення й проточки робочої частини. Такі зразки ближче по властивостях до необроблюваних виливків по виплавлюваних моделях. При випробуванні цих зразків застосовують литі захоплення з жароміцних сплавів (мал. 9.5).
Рис. 9.5. Пристосування для випробування зразків у литому стані без механічної обробки:.
1 — зразок; 2 — захоплення; 3 — тяга
.
З великої кількості конструкцій блоків литих зразків, випробуваних у різний час* можна рекомендувати запропоновані Ю. А. Нехендзи (мал. 9.4, е) і Б. С. Курчманом (мал. 9.4, г, 5). У цих конструкціях забезпечується надійне харчування гарячим металом обох голівок зразків; послідовне заливання зразків по довжині робочої частини без зустрічних потоків, які можуть привести до спаїв у робочій частині; запобігання можливості затікання металу в деякі зразки при заливанні до їхнього сифонного заповнення; розташування зразків у блоці, при якому забезпечуються переважно рівні умови їх заливання
Для перевірки властивостей металу (абстрактно від виливків) доцільно використовувати зразки, що вирізьблюються з окремо відлитих стандартних брусків клиноподібної й трефовидной форм
Лиття по виплавлюваних моделях одержало широке поширення для виготовлення деталей відповідального призначення, що працюють в умовах впливу високих температур, наприклад литих робітників турбінних коліс турбокомпресорів автомобільних дизельних двигунів, що довгостроково працюють при температурах до 750 °С. Залежно від умов роботи литих деталей контрольні зразки від їхньої партії ( від плавки або термосадки) перевіряють на розтягання при підвищених температурах (короткочасні випробування) і жароміцність (або тривалу міцність). При короткочасних випробуваннях визначають а
, б, г|) як і при звичайних випробуваннях на розтягання. Зразок і захоплення машини поміщають у трубчасту піч із регульованою й контрольованою температурою. Зразки навантажують після їхнього нагрівання протягом 30 хв при заданій температурі випробувань
Тривалою міцністю називають властивість сплаву протистояти руйнуванню під тривалою дією постійно прикладеної навантаження при заданій підвищеній температурі. Прийняте при випробуванні тривалої міцності позначення сг?ооч
= 140 МПа показує, що зразок протягом 100 год при температурі 800 °С витримує зазначена напруга
У дослідницьких роботах, наприклад, при створенні нових жароміцних сплавів, проводять також випробування тривалої міцності з урахуванням деформації зразка ( так званої повзучості сплаву).
Випробування тривалої міцності й повзучості прободят, на* приклад, на важільних розривних машинах- МП-4, ЯБ-1, АИМА-5, на яких установлюють пекти й створюють постійно діючу навантаження на зразок. В умовах випробувань зразок повинен простояти під дією постійно прикладеної навантаження й постійної температури певний час (наприклад 100 або 1000 ч). Параметри випробувань указують у технічних умовах на сплав