Воронин определения и ликвидации трещин в отливках из чугуна и стали

Министерство образования Российской Федерации

Волгоградский государственный технический университет

СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ТРЕЩИН В ОТЛИВКАХ ИЗ ЧУГУНА И СТАЛИ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов

по университетскому политехническому образованию в качестве учебного

пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся

по специальности – «Литейное производство черных и цветных металлов»

Учебное пособие

Волгоград, 2010

УДК 621.747

ISBN -457-0

Рецензенты: доктор технических наук, профессор , декан механико-технологического факультета Алтайского государственного технического университета;

кандидат технических наук, доцент , зав. каф «Литейное производство» Сибирского государственного индустриального университета;

кафедра «Литейное производство» Южно-Уральского государственного университета г. Челябинск.

Воронин определения и ликвидации трещин в отливках из чугуна и стали: Учебное цветное пособие. Формат А4 / Волгоградский государственный технический университет, 2010. – 149с.

Изложены материалы по использованию методологии выявления и ликвидации трещин в отливах из чугуна и стали. При описании дефектов и их ликвидации использовался системный подход к построению дерева дефектов, определению их разновидностей с использованием цветных фотографий, выявлению причинно-следственных связей разновидности дефекта с причиной (причинами) его возникновения. Для понимания происходящих в литейной форме процессов, использовались анимационные представления условий возникновения и ликвидации трещин. Рассматриваются материалы по выбору эффективного способа ликвидации дефектов. По тексту приводятся контрольные вопросы для проверки знаний по пройденному материалу, на которые даны ответы в конце пособия

Таблиц - 3. Иллюстраций - 71. Библиографий - 24 наименования.

© , автор, 2010

© Волгоградский государственный

технический университет

и ликвидации разрывов холодных……………………………….....74

Связи разрывов холодных с причинами их возникновения…......74

Семантические модели связей разрывов холодных

с причинами их возникновения……………………………………..78

Концептуальные модели связей причин возникновения

и способов ликвидации разрывов холодных……………………..81

Контрольные вопросы для проверки знаний…………………….....84

§ 5. Семантические и концептуальные модели выявления

и ликвидации трещин термических………………………………...86

Связи трещин термических с причинами их возникновения…....86

Семантические модели связей трещин термических

с причинами их возникновения……………………………………….94

Концептуальные модели связей причин возникновения

и способов ликвидации трещин термических……………………97

§ 6.Информационное приложение……………………………………...102

Место подвода питателей……………………………………………..102

Легирование чугуна…………………………………………………...103

Наружные и внутренние холодильники…………………………....104

Температура заливаемого металла. Холодные трещины………..109

Низкотемпературный отжиг чугунных отливок………………… 110

Влияние температуры заливаемого металла на

образование горячих трещин………………………………………. 110

Податливость стержня и формы……………………………………112

Содержание в чугуне фосфора……………………………………….114

Содержание серы в металле………………………………………….115

Технологичность отливок. Горячие трещины…………………….117

Усадочные ребра. Сопряжение стенок отливки…………………..119

Регулируемое охлаждение отливки…………………………………115

Препятствие усадки со стороны литниковой системы…………..117

Термообработка отливок с массивными прибылями…………….118

Углерод в подприбыльной части отливки………………………....119

Информация для ответов на контрольные

вопросы…………………………………………………………………120 Литература……………………………………………………………..138

Рисунок 1.1. Визуальная продукционная модель характерных отличительных особенностей трещин с определением их разновидностей.

использовании их в отливках из стали с пониженной трещиноустойчивостью. На правом рисунке представлен фрагмент отливки «Тарель» с горячей трещиной. Такой дефект на рассматриваемой отливке мог возникнуть от повышенной температуры заливаемого металла и наличия термического узла. При невозможности снизить температуру заливаемого металла и рассредоточить термический узел, трещину можно ликвидировать установкой упрочняющее-охлаждающих ребер или использовать облицовочную смесь с повышенным коэффициентом теплоаккумуляции.

Контрольные вопросы для проверки знаний:

1.  Какие характерные отличия имеют холодные трещины?

2.  Какие характерные отличия имеют горячие трещины?

3.  Какие характерные отличия имеют термические трещины?

4.  Какие характерные отличия имеет холодный разрыв?

5.  Могут ли холодные трещины иметь серый или фиолетовый цвет поверхности? Если могут иметь, то почему?

6.  Почему холодная трещина имеет волосовидную форму, а холодный разрыв – хорошо заметную?

7.  Могут ли холодная и термическая трещины иметь волосовидную, еле заметную форму?

8.  О чем свидетельствует цвет поверхности раковин?

9.  Могут ли горячие трещины образовываться и не в термических узлах?

10.  На ликвидацию какого вида трещин оказывает влияние податливость стержня или формы?

11.  Какая разновидность трещины представлена на рис. 1.7? Какой прием ликвидации этого дефекта представлен на этом снимке?

12. На рис. 1.8 представлен фрагмент отливки с еле заметной извилистой трещиной. Определите разновидность и характерные отличительные особенности представленной трещины?

§ 2. Семантические и концептуальные модели выявления и ликвидации холодных трещин.

Связи холодных трещин с причинами их возникновения

Проанализируем возможные варианты связей между причинами возникновения наиболее сложного по ликвидации дефекта - холодной трещины, приводящей к разрушению отливки, и системой определения разновидности этого дефекта. В качестве примера для получения требуемой информации используем дефект холодная трещина на необработанной чугунной отливке «Колесо рабочее» (рис. 2.1.а), обнаруженной при осмотре отливки. На рис. 2.1.б представлена увеличенная трещина на этой отливке. Изучая дефект отливки отмечаем, что на ее поверхности проявляется одна, еле заметная, волосовидного вида изломанная трещина. По описанным отличительным особенностям, приведенным на рис. 1.1, рассмотренный дефект является холодной трещиной, возникающей эпизодически. Анализируя строение отливки можно отметить, что в ее конструкции имеются лопасти рабочего органа, с уменьшенным сечением в месте соединения с утолщенным ободом колеса без……..

использования галтели в месте соединения. В таком соединении могут возникать значительные напряжения [13], приводящие

к возникновению трещины между лопастью и ободом. Изучая возможные случаи возникновения трещины на данной отливке, отмечаем, что трещина возникает эпизодически. Температура заливаемого металла контролируется на выпуске из плавильного агрегата, но не контролируется при заливке. При заливке использовался обычный серый чугун с пластинчатым графитом и содержанием углерода в пределах 3.0-3.1%. По описанию, серый чугун обладает наилучшей трещиноустойчивостью при содержании углерода 3.4-3.6% и кремния в пределах 1.8-2.1% [14].

Анализируя полученную информацию по технологии изготовления отливки, рассмотрим этапы возможного формирования дефекта путем построения цепочек причинно-следственных связей. Проведенный анализ возникновения дефекта показывает, что данная трещина (рис. 2.1) образовалась в месте соединения рабочей лопасти с ободом колеса. Лопасть имеет более тонкое сечение, чем обод колеса, и в их сопряжении отсутствует галтель для снижения возможности образования трещины, что является первым этапом формирования дефекта. Лопасть имеет жесткое соединение с ободом колеса и ступицей, что способствует растягивающему состоянию лопасти в процессе затвердевания отливки (второй этап) [15]. Химический состав чугуна не соответствует требованиям технологии, поскольку имеет пониженное содержание углерода, способствующее понижению пластичности металла при формировании отливки (третий этап). По производственным условиям цеха отливки иногда заливают металлом с пониженной температурой (четвертый этап). В данном исследовании было обнаружено, что отливка «Колесо рабочее» имеет четыре условия возникновения дефекта – чугун повышенной жесткости, пониженную температуру заливаемого металла, отсутствие галтели в месте сопряжения лопасти с ободом, снижение сечения лопасти в месте соединения с ободом. Следовательно, соединительным звеном между разновидностью……..