Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Цель работы.

Изучить характер изменения линейной усадки сплава от температуры заливки его в форму.

Оборудование, материалы, инструмент. Электропечь для плавки сплава, формовочная смесь, формовочный инструмент, опоки, модель образца, хромель-алюмелевая термопара погружения (∅ 2…3 мм), милливольтметр, индикатор.

Задание

1. Изучите последовательность операций по определению линейной усадки.

2. Ознакомьтесь с оборудованием, материалами и инструментами, используемыми в работе.

3. Проведите эксперимент по определению линейной усадки.

4. Проведите обработку полученных данных по методике указанной ниже.

5. Составьте отчет.

Общие сведения.

Известно, что при нагревании металлические тела расширяются, а при охлаждении сжимаются, т.е. дают усадку. Зависимость изменения линейных размеров тела при охлаждении от температуры T₀ до T₁ выражается формулой:

l₁ = l₀[1 — α(T₀ – T₁)],

где l₁ — линейный размер тела при температуре T₁; l₀ — линейный размер тела при температуре T₀; α — коэффициент термического сжатия, характеризующий изменение единицы длины тела при охлаждении его на один градус в интервале температур от Т₀ до Т₁.

Для сплавов, затвердевающих в интервале температур от Т₀ до Т₁ начало линейной усадки соответствует образованию 75…95 % твердой фазы; для чистых металлов линейная усадка начинается с температуры кристаллизации. Ряд металлов и сплавов проявляют предусадочное расширение, связанное с фазовыми превращениями.

Усадку называют линейной (свободной), если сокращение размеров протекает без торможения со стороны формы. В условиях производства отливок сокращению их размеров создаются препятствия: формой (вследствие трения отливки о ее стенки), наличием стержней, литниковой системой и т.д., которые можно назвать механическим торможением. Кроме того, отливки испытывают термическое торможение, связанное с различием скоростей охлаждения их отдельных частей. Поэтому действительное изменение линейных размеров зависит не только от коэффициента линейной усадки сплава, но и от литейной (затрудненной) усадки, значения которой могут быть не одинаковы в различных направлениях даже для одной и той же отливки.

Вследствие способности жидкости растекаться, линейную усадку измеряют на образцах в горизонтальном направлении, потому, что горизонтальные размеры начинают меняться только с температуры начала проявления линейной усадки, а изменение вертикальных размеров происходит как в жидком, так и в твердом состоянии.

Порядок выполнения работы.

Линейную (свободную) усадку можно определить на приборе И.Ф. Большакова (рис. 2.1), который состоит из индикатора 2, рычага индикатора 3, рычага 4 для крепления подвижного штыря 5.

Рис. 2.1. Прибор И.Ф. Большакова для определения линейной усадки сплава

Проба 6 призматической формы с размерами 250◊30◊30 мм зафиксирована в опоке 1. С противоположной стороны от подвижного штыря 5 установлен неподвижный штырь на рычаге 7, последний неподвижно закреплен в стойке 8.

Перед заливкой сплава стрелку индикатора устанавливают на нуль. Сокращая линейный размер, образец увлекает за собой подвижный штырь 5. Это перемещение фиксируется индикатором.

Относительная величина линейной усадки определяется из соотношения:

Перед измерением длины полученного образца (расстояние между штырями), его следует охладить до комнатной температуры. Для проведения работы необходимо изготовить три формы по модели образца. Расплавить металл заданного химического состава и перегреть его. Замерить температуру металла в печи термопарой погружения, после чего залить формы при разной температуре с интервалом 40…50 °С с таким расчетом, чтобы последняя форма была залита при температуре не ниже температуры плавления металла. Показания индикатора записать в табл. 2.1 при каждой температуре сплава. Образцы выбить из опок и провести их замеры. Построить кривую зависимости линейной усадки от температуры.

Таблица 2.1.

Определение зависимости линейной усадки от температуры

Содержание отчета.

1. Кратко опишите последовательность операций по определению линейной усадки.

2. Приведите эскиз разреза формы для определения линейной усадки.

3. Занесите экспериментальные данные в табл. 1.1.

4. Постройте кривую зависимости линейной усадки от температуры заливки сплава в форму.

5. Выводы по работе.

Контрольные вопросы.

1. Дайте определение линейной усадке сплава.

2. Назовите факторы, влияющие на образование линейной усадки.

3. Почему линейную усадку измеряют в горизонтальном направлении?

4. Характер зависимости линейной усадки от температуры сплава.