Проектирование и производство литых заготовок - часть 11

Для изготовления каких отливок применяются магниевые литейные

сплавы?

1.7. Выбор шихтовых и вспомогательных материалов. Методы расчета шихты

Качество используемых в промышленности сплавов зависит в первую оче-

редь, от их химического состава. Для некоторых сплавов даже небольшие изме-
нения состава сопровождаются большими отклонениями в заданных свойствах.
Поэтому вопросам выбора шихтовых материалов должно уделяться серьезное
внимание.

Чтобы правильно решить вопрос о предельно допустимых содержаниях

примесных элементов в сплаве, следует учитывать требования, предъявляемые
к нему в процессе службы изделий из этого материала, а также успешное про-
ведение соответствующей обработки при изготовлении отливок.

Используемые шихтовые материалы должны быть такими по составу, что-

бы обеспечивать получение готового сплава с количеством примесей, не пре-
вышающем допустимые пределы.

При составлении шихты для сплава должны быть учтены помимо чисто

экономических показателей физические и химические свойства легирующих
компонентов и основного металла. Цинк, например, при нагреве его выше тем-
пературы плавления сильно испаряется и энергично окисляется. Плавка алю-
миниевых сплавов в шамотных тиглях, содержащих кремнезем, сопровождается
восстановлением последнего и переходом кремния в сплав, а алюминий, перей-
дя в оксиды, шлакуется имеющимся кремнеземом. Поэтому плавка алюминия в
шамотных тиглях без специальной обработки поверхности тигля недопустима.

Если не учитывать поведение составляющих шихты в процессе приготов-

ления сплавов, то можно получить состав их, в большей или меньшей мере от-
личающийся от расчетного. Снижение угара при плавке может быть осуществ-
лено за счет применения лигатур, которое обусловлено также необходимостью
получать сплав заданного состава.

Это особенно важно в тех случаях, когда легирующая добавка вводится в

малых количествах, когда колебания в составе некоторых компонентов ограни-
чиваются узкими пределами. Во всех случаях для получения сплава заданного
состава необходимо применять исходные материалы с известным химическим
составом.

Угар металлов при плавке сплавов зависит от многих факторов: продолжи-

тельности плавки, типа применяемых плавильных агрегатов, тщательности
предохранения сплава от печной атмосферы, температуры перегрева, состава
шихтовых материалов и т.д.

Содержание каждого компонента сплава в шихте рассчитывается с учетом

его угара в ходе плавки по формуле

iш

= (С

⋅ 100)/(100 – У

(1.5)

где С

- заданное содержание данного компонента в сплаве, %;

- угар данного компонента при плавке, % .

При определении количества компонента сплава, вносимого возвратом

собственного производства, используют формулу

= (К

всп

⋅ С

iвсп

⋅ К

уi

)/100,

(1.6)

где К

всп

- количество возврата собственного производства, %;

iвсп

- содержание компонента сплава в возврате собственного производст-

ва, %;

уi

- коэффициент усвоения компонента при плавке,

уi

= (100-У

)/100. (1.7)

Количество остальных компонентов шихты (кроме возврата собственного

производства) определяют по формуле

= (С

– С

) 100/(С

– К

уi

(1.8)

где К

- расчетное количество шихтового материала. %;

- заданное содержание данного компонента в сплаве, %;

- количество компонента сплава, уже внесенного в расплав, например,

возвратом собственного производства, %;

- содержание данного компонента сплава в шихтовом материале, %.

Исходными данными при расчете являются:
а) химический состав сплава по ГОСТу или ТУ;
б) оптимальный или расчетный состав сплава;
в) химический состав исходных шихтовых материалов;
г) угар отдельных составляющих сплава в процессе его изготовления.
Расчет шихты ведут, как правило, на 100 кг сплава. Это значительно упро-

щает расчет. При расчете следует брать средний химический состав на данный
сплав или оптимальный химический состав в пределах ГОСТа и ТУ, при кото-
ром сплав имеет наилучшие свойства.

Расчеты шихты могут проводиться арифметическим, аналитическим или

графическим методами, в том числе с использованием ПЭВМ.

1.7.1. Арифметический метод расчета шихты

Данный метод применяется при определении количества компонентов

шихты  с  известным  количеством  возвратов  и  некоторых других  шихтовых ма-
териалов (табл. 1.23, 1.24, 1.25). Расчетное содержание того или иного элемента
в шихте определяется по формуле (1.5) или (1.6). Определив среднее содержа-
ние  элемента  в  шихте,  рассчитывают  процентное  содержание  составляющих
шихты.

Пример расчета шихты с применением лигатуры: задано приготовить 300

кг сплава Д16. Средний химический состав сплава - 4,4% Сu, 1,5% Mg, 0,6%
Мn, 93,5% Al.
Исходные данные:

1) Алюминий чушковый марки А0.
2) Двойная лигатура Al - Mg марки АМг10, содержащая 10% Мg и 90% Al.
3) Двойная лигатура Al - Cu марки АМ50, содержащая 50% Сu и 50% А1.

4) Тройная лигатура Al - Cu. - Мn марки АМЦ 40-10, содержащая 40% Сu,

10% Mn, 50% Al.

5) Плавка будет производиться в отражательной пламенной печи. Угар

компонентов: 1,5% Al, 2% Сu, 1,5% Мn, 4% .

Таблица 1.23.

Средний угар элементов при плавке алюминиевых и магниевых сплавов, %.

Сплавы

алюминиевые

магниевые

Тип плавильной печи

Эле-

мент

тигельная

отражательная

тигельная

отражательная

La*

Миш-

металл

Pb*

До 10/до 15

2-3/5-10

2-3/3-5
2-3/3-5
2-3/3-5

0,8-1,0/2,0-3,0
1,0-1,5/2,0-3,0

33-5/5-15

1-2/2-3

1,0-1,5/2,0-5,0
0,5-1,0/1,0-2,0
0,5-1,0/2,0-3,0
1,0-1,5/2,0-3,0

0,5-1,0

0,5-1/1,0-1,2,0
0,5-1,0/1,0-2,0
0,5-2,0/2,0-5,0

1-2/2-5

0,5-1,0

До 2/до 5

0,2-0,5/1,0-1,5

0,5-1,0/1,0-2,0

1-3/3-5

0,5-2,0/1,0-2,0

До15/до20

5-7/10-20

3-5/5-10
3-5/5-10
3-5/5-10

2-3/3-5

2-5/5-10

Более 5

2-3/3-55
2-5/5-10

1-2/2-3
1-2/2-3
1-2/4-5

2-5/5-10

0,5-1,0

1,0-1,2/1,0-1,5

2-3/3-10

3-55/5-10

0,5-2,0/1,0-2,0

До 5/до 10

1,0-1,5/1,0-2,0

1-2/2-3

3-5/5-20

-
-

До 10/до 15

2-3/5-10

Более 2

2-4/3-5

1,0-1,5/2,0-3,0
0,5-1,0/1,0-1,5
0,2-1,0/1,0-3,0

Более 5

1,0-2,5/2,0-3,0
1,0-1,5/2,0-5,0

1-2/2-4

Более 1

0,2-1,0/2,0-3,0

~1,0
~1,0

1,0-1,5/1,5-2,0
0,5-2,0/2,0-5,0

до 1

1-2/2-5

Более 1

До 2/до 5

До 0,5/1,0-1,5

8/20-25

Более1

Более3

5/10-15

Более 2

До 15/до 20

5-7/10-20

Более 4

4-6/6-12

1,5-2,0/2,0-5,0
1,0-1,5/1,5-2,0
2,0-3,0/3,5-5,0

Более 5

2,0-3,5/3,0-5,0

2-5/5-10

2-5/3-6

Более 2

2-3/3-10

~1,5
~1,5

1-2/2-3

2-3/2-10

3-5/5-10

Более 2

До 5/до10

1,0-1,5/1,0-2,0

Более 2

Более 5

Более 3

Таблица 1.24.

Средний угар элементов при плавке медных и цинковых сплавов, %.

Сплавы

Тита-

новые

Медные

Цинковые

Тип плавильной печи

Эле-

мент

тигель

ная

отражательная

тигельная

отражательная

La*

Миш-

ме-

талл

Pb*

-
-
-
-
-

2,0-2,5

15-20

-
-

0,1-0,2

До 0,1

15-20
10-15
10-15

-
-
-
-

До 0,1
До 0,1

-
-

20-30

-
-

-
-
-

Более 15

2-3/3-5

Более 5

2-3/3-5

3-5/3-10

1,0-1,5/2,0-5,0

До 1/до 5

До 30/до 50

1,5-2,5/2,0-4,0

До 5/до10

Более 3

2-3/3-5

1,0-1,5/1-10

0,5-1,0/0,5-2,0
0,5-1,0/1,0-1,5
0,3-1,0/1,0-2,0

2-3/3-5

3-10/5-10

Более 2

6-20/20/40

0,5-1,0/1,0-1,5

Более 2

Более 3

0,5-1,0/1,0-2,0

Более 20

3-5/3-10

Более 5

3-5/5-10

5-10/10-20

2-3/2-5

1-5/5-10

30-40/40-70

2-4/4-8

До 10/до 36

Более 5

3-5/5-10
2-3/2-10

0,5-2,0/1,0-3,0
1,0-1,5/1,5-2,0
1,0-1,5/1,5-2,0

5-10/5-20

5-15/8-20

Более 3

15-40/40-50

1,0-1,5/1,0-3,0

Более 3

Более 5

1-2/2-5

Более 2

-
-

Более 2

До 2/3-5

0,5-1,0/2,0-3,0

до 1,5/2-3

Более 1

До 1,5/2-5

-
-

1-2/2-3

До1

До 1,0-1,5-2,0

1,5-2,0/3,0-5,0

-
-
-

2-3/3-5

До 0,5-До 2

-
-

3-5/5-8

Более 3

-
-

Более 3

3-5/5-10

2-3/3-5
2-3/3-5

Более 1,5

2-5/5-10

-
-

2-3/3-5

До 1,5

1,0-1,5/1,5-2,5

3-5/5-8

-
-
-

3-5/5-8

1,0-2,5/до 4

-
-

5-8/8-10

содержание .. 9 10 11 12 ..