Загальні відомості

Лабораторна робота №4

Тема: Ливарні напруги у відливаннях.

Мета роботи: оволодіння методикою визначення залишкових напруг в литих конструкціях і більш глибоке вивчення механізму виникнення і дії напруг у відливаннях.

Матеріали і устаткування:

- алюмінієвий ливарний сплав;

- електропіч з терморегулятором;

- дві термопари з мілівольтметр;

- лінійка масштабна;

- формувальна суміш з оптимальними характеристиками;

- набір формувального і плавильно-розливного інструменту;

- тигель місткістю не менше 5 кг;

- модель для виготовлення експериментальної форми;

- рисувалка;

- напилок;

- ножівка по металу;

- переносний мікроскоп.

Уміння визначати внутрішні напруги у відливаннях необхідне при дослідженні впливу конструкції деталі, хімічного складу сплаву, температури і швидкості заливки, процесу модифікації сплавів, режимів їх термічної обробки і інших чинників ливарної технології на величину залишкових напруг з метою браку по деформації і тріщинам. Питання ці має велике значення також при розливанні сталі в злитки, при плющенні, куванні, штампуванні і зварці і особливо при їх термічній обробці.

Загальні відомості

Напругами називаються поверхневі навантаження, що доводяться на одиницю поперечного перетину елемента конструкції у (кгс/мм2). При затвердінні і охолоджуванні відливань в ливарній формі, а також після звільнення їх з форми, у багатьох випадках виникають зовнішні і внутрішні сили, перешкоджаючі вільній усадці металу у формі. Гальмування усадки металу створюється декількома причинами:

a) виступаючими частинами і поглибленнями форми, а також стрижнями (механічне гальмування усадки);

b) різною швидкістю охолоджування та усадки товстих і тонких частин відливання, її поверхневих і внутрішніх слоїв (термічне гальмування усадки);

c) неодночасним протіканням і різним характером фазових перетворень, та пов'язаних з ними змін об'ємних і лінійних розмірів в різних частинах відливання по її перетину, унаслідок різної швидкості охолоджування.

При гальмуванні усадки металу з указаних причин у відливанні виникають механічні, термічні і фазові напруги, які підсумовуються, перерозподіляються і врівноважуються в межах литої конструкції. Напруги, існуючі в твердому тілі за відсутності зовнішніх навантажень котрі врівноважуються в межах цього тіла, називаються внутрішніми напругами. Сумарні внутрішні напруги у відливаннях називаються ливарними напругами, оскільки вони врівноважуються в межах всього відливання, ливарні напруги макроскопічні (напруги першого роду).

Під дією напруг, що розвиваються, в елементах відливання виникає деформації, що приводять до зміни їх лінійних розмірів. Сили гальмування усадки і величина ливарних напруг від початку їх виникнення безперервно змінюється. Кінцеві напруги повністю охолодженого відливання називаються залишковими напругами.

При високих температурах (для чавуну і сталі вище 600°) виникаючі напруги в значній мірі зменшуються (релаксують) за рахунок що розвиваються під їх дією пластичних (залишкових) деформацій. В області більш низьких температур (для чавуну і сталі нижче 600°) напруги у відливаннях викликають пружні деформації.

Значний розвиток ливарних напруг приводить до зменшення точність розмірів, до скривлення відливань і розвитку в них тріщин. Зменшення ливарних напруг в процесі охолоджування відливання є однією з важливих проблем ливарного виробництва.