Понятие о методах испытаний на определение технологических свойств материалов: свариваемость, обрабатываемость резанием, прокаливаемость и т.д

Классификация свойств материалов приведена на рис. 18.1.

Рисунок 18.1 Свойства материалов.

Технологические свойства металлов и сплавов. Под технологическими свойствами металлов и сплавов понимают спо­собность металла подвергаться различным видам обработки.

К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся:

- литейные (жидкотекучесть);

- ковкость, или деформируемость, в горячем и холодном состоянии;

- свариваемость;

- прокаливаемость;

- обрабатываемость резанием.

Литейные свойства металла (жидкотекучесть) определяются тем­пературой канала определенного сечения при заданных условиях гидро­статического напора и температуры сплава и формы.

К литейным свойствам относится ряд свойств. Такие как:

- жидкотекучесть;

- жидкоподвижность;

- стойкость к газонасыщению;

- стойкость к трещинообразованию;

- стойкость к усадке;

- стойкость к ликвации (неоднородность по химическому составу).

Жидкотекучесть - способность металла или сплава в расплавлен­ном состоянии заполнять литейную форму зависит от вязкости, поверх­ностного натяжения расплава и температуры заливки. Определяется жидкотекучесть металла по длине заполнения длиной, прямолинейной или спиралевидной формы данных, и поэтому оценка качества металла при испытаниях производится визуально по состоянию поверхности ма­териала после испытания.

При испытаниях жидкотекучести стали производится одновременно отливка нескольких прутков с сечением в виде пирамиды высотой 8 мм и основаниями 5 и 8 мм и по среднеарифметическому определяется средняя длина. Жидкотекучесть выражается в миллиметрах длины от­литого прутка.

Жидкоподвижность - это способность не только заполнять форму, но и способность заливать тонкий рельеф поверхности формы, напри­мер, черты лица, складки одежды, тончайший орнамент какого-либо ук­рашения и пр.

Жидкотекучесть зависит от многих факторов: температуры плавле­ния, температуры формы, вязкости, химического состава, диаграммы состояния и пр. Все эти величины можно рассчитать и использовать производственный опыт.

Хорошей жидкотекучестью обладают чугуны и силумины, бронзы, олово, а также магниевые и литиевые сплавы. Есть сплавы, которые об­ладают низкой жидкотекучестью (иногда их неправильно относят к гус­топлавким). К ним относятся: медь, чистое серебро, сталь, легированная рядом элементов, и др.

Литейная усадка - отражение различия между плотностью металла или сплава в твердом и жидком состояниях. Чтобы получить отливку близкую по конфигурации к готовому изделию, необходимо модель из­делия изготавливать больше отливки на величину усадки.Измеряется с помощью усадочных линеек. Линейка усадочная с диапазоном измерения 0 - 500 мм, ценой деления 1 мм. Масса линейки 0,175 кг. Производятся для измерений со следующими величинами усадки: 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%, рис 18.2

Рисунок 18.2 Линейка усадочная с диапазоном измерения 0 - 500 мм

Способность металла или сплава к ликвации и образованию пор оп­ределяется методами микроструктурного анализа.

Ковкость металла (деформируемость) - способность воспринимать пластическую деформацию в процессе изменения формы (без появле­ния признаков разрушения) при гибке, ковке, штамповке, прокатке и прессовании. Ковкость зависит от пластичности, степени нагрева, вели­чины деформирующего усилия, наличия примесей и пр. Сплавы и ме­таллы могут коваться как в холодном, так и в нагретом состоянии В по­следнем случае из раскаленного железа изготавливаются изделия са­мой различной сложности.

Деформируемость металлов определяется при технологических испытаниях. Некоторые методы технологических испытаний на дефор­мируемость материалов (технологические пробы) стандартизованы. Например, проба на изгиб в холодном и нагретом состоянии (ГОСТ 14019— 68) применяется для пластических металлов при толщине пруткового и листового материала а до 30 мм. Проба на изгиб материалов более 30 мм, а также поковок, отливок и труб производится на образцах методами, предусмотренными соответствующими технологическими условиями на поставку металлов.

Различают загибы: на определенный угол, до параллельности сторон вокруг оправки (угол а = 0) и до соприкосновения сторон образца. Степень нагрева образца должна быть оговорена в технических услови­ях. Образцы, выдержавшие испытания, не должны иметь трещин, над­рывов, расслоений или изломов.

Свариваемость - свойство металлов в определенных условиях тех­нологического процесса образовывать сварное соединение, соответст­вующее качеству основного металла. Для этой цели производят проб­ную наплавку валика на листовой металл с последующим определением качества металла в валике и прилегающих зонах. Определение дефек­тов шва производится ми ГОСТ 3242—69, а стыкового соединения - в соответствии с ГОСТ 6996—66. При сварке сталей увеличение процента углерода в сталях ухудшает сваривае­мость.

Прокаливаемость - свойство стали закаливаться на определенную глубину определяют на стандартных цилиндри­ческих образцах методом торцовой закалки (ТОСТ 5657—69) в специ­альной закалочной установке с последующим замером твердости через определенные интеркалы расстояния от закаливаемого торца. За глуби­ну закалки принимают расстояние от поверхности торца образца до слоя с полумартенситной структурой.

Эксплуатационные свойства

Эксплуатационные свойства характеризуют способность материа­ла работать в конкретных условиях.

К ним относятся такие свойства как:

- антифрикционность;

- жаростойкость;

- жаропрочность;

- хладостойкость;

- износостойкость.

Износостойкость - свойство материала оказывать сопротивление износу, т. е. постепенному изменению размеров и формы тела вследст­вие разрушения поверхностного слоя изделия при трении.

Жаростойкость - это способность материала сопротивляться окис­лению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность - способность конструкционных материалов (глав­ным образом металлических, а также керамических, полимерных и др.) выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций, не разрушаясь при повышенных температурах.

Хладостойкость- способность материалов, элементов, конструкций и их соединений сопротивляться хрупким разрушениям при низких тем­пературах окружающей среды.