Сплавы цветных металлов 4 страница

У легированных инструментальных сталей маркировка начинается с одной цифры, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Если сталь содержит около 1,0 % С и более, то цифру опускают. Буквы, указывающие на легирующие элементы, и цифры, показывающие их количественное содержание, соответствуют обозначениям для конструкционных легированных сталей. Например, сталь ХВГ – содержит 0,90 – 1,05 % С; 1,20 – 1,60 % W; 0,80 – 1,10 % Mn. Сталь 6ХВ2С – 0,55 – 0,65 % С; 1,0 – 1,3 % Cr; 2,2 – 2,7 % W; 0,5 – 0,8 % Si.

Между тем, существует ряд исключений из этих правил. Так, хромистые стали, которые идут на изготовление подшипников, маркируют буквами «ШХ» и цифрами, которые показывают содержание основного легирующего элемента (хрома) в десятых долях процента (ГОСТ 810–78). Например, сталь ШХ15 содержит около 1 % С и 1,5 % Cr.

Быстрорежущие стали обозначают буквами «Р» и цифрами, показывающими содержание основного легирующего элемента – вольфрама. Во всех быстрорежущих сталях содержится около 4 % Cr и его содержание в марке стали не указывают, так же не указывают содержание углерода. Например, сталь Р6М5К5 содержит около 1 % С; 6 %W; 5 % Mo; 5 % Co.

 

Сплавы цветных металлов

 

В приборостроении широко применяются сплавы цветных металлов. Рынок металлопродукции из цветных сплавов весьма широкий и разнообразный, поскольку к цветным относят все металлы и сплавы, кроме железа и сталей. Различия в технологии производства таких сплавов и требования к свойствам, области применения сплавов даже одной и той же системы могут существенно отличаться, что приводит к многообразию систем маркировок.

Ниже рассмотрены принципы стандартизации и маркировки сплавов на основе двух основных цветных металлов – меди и алюминия.

Латуни – это сплав на основе меди и цинка. Изделия из латуни можно получать литьем или обработкой давлением, и способ производства изделия учитывается при маркировке соответствующего сплава.

Латуни делят на:

· двухкомпонентные латуни (простые), состоящие только из меди, цинка и незначительного количества примесей,

· многокомпонентные латуни (специальные), кроме меди и цинка содержащие дополнительные легирующие элементы.

Латунь с содержанием от 5 до 20 % цинка имеет золотистый цвет и ее называют томпаком (используется в ювелирном деле), с содержанием 20 – 36 % Zn называют желтой латунью. На практике редко используют латуни, в которых концентрация цинка превышает 45 %.

Обычно в простых по составу латунях указывают только содержание в сплаве меди: Л96 – латунь, содержащая 96 % Cu и ~4 % Zn (томпак); Л63 – латунь, содержащая 63 % Cu и 37 % Zn.

Основными легирующими элементами в многокомпонентных латунях являются: алюминий (А), железо (Ж), марганец (Мц), мышьяк (Мш), олово (О), свинец (С), кремний (К), никель (Н), фосфор (Ф), цинк (Ц) (в скобках указаны условные обозначения элементов в марке).

Деформируемые латуни маркируют следующим образом: первой ставится буква «Л», затем ряд букв, указывающих, какие легирующие элементы, кроме цинка, входят в эту латунь; далее через дефисы указаны цифры, первая из которых характеризует среднее содержание меди в процентах, а последующие – каждого из легирующих элементов в той же последовательности, как и в буквенной части марки.

Порядок букв и цифр устанавливается по содержанию соответствующего элемента: сначала идет тот элемент, которого больше, а далее – по нисходящей. Содержание цинка определяется по разности от 100%.

Например: марка ЛАЖМц66-6-3-2 расшифровывается так: деформируемая латунь, в которой содержится 66 % Cu, 6 % Al, 3 % Fe и 2 % Mn. Цинка в ней 100 – (66+6+3+2) = 23 %. Латунь ЛС59 содержит 59 % Cu, 40 % Zn, и около 1 % Pb (число «1» в марке часто не указывают). ЛОМш70–1–0,05 содержит 70 % Cu, 1 % Sn, 0,05 % As.

В стандарте для литейных латуней ГОСТ 17711–93 «Сплавы медно-цинковые (латуни), литейные. Марки» используется иной порядок маркировки.

В начале маркировки ставятся буквы «ЛЦ», далее содержание основного компонента (цинка) в процентах, далее буквы, которые показывают легирующие элементы и их содержание в процентах.

Тогда указанный выше сплав ЛС59 по ГОСТ 17711–93 будет обозначен как ЛЦ40С. Марке ЛАЖМц66-6-3-2 соответствует ЛЦ23А6ЖЗМц2. В конце маркировки может указываться способ литья, например «д» – литье под давлением, тогда марка будет обозначена как ЛЦ40Сд.

Эта система маркировки соответствует некоторым зарубежным стандартам и более удобна в использовании. Необходимо учитывать, что заводы-производители латуней и изделий из них используют маркировки как деформируемых, так и литейных латуней по ГОСТ 17711–93.

Термин «бронза» включает в себя большую группу сплавов на медной основе. Исторически, первые бронзы представляли собой сплав меди и олова, бронзы на основе такого сплава называют оловянными. Безоловянная бронза кроме меди может содержать алюминий, кремний, бериллий, цинк и ряд других элементов.

Маркировка и сортамент выпускаемых бронз определен рядом стандартов: ГОСТ 493–79 «Бронзы безоловянные литейные. Марки», ГОСТ 613–79 «Бронзы оловянные литейные. Марки», ГОСТ 5017–74 «Бронзы оловянные, обрабатываемые давлением. Марки», ГОСТ 18175–78 «Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки».

Система маркировки литейных и обрабатываемых давлением бронз несколько отличается.

Маркировка всех бронз начинается с букв «Бр», затем проставляют условные обозначения легирующих элементов и числа, показывающие их усредненные содержания. Для оловянных бронз маркировка начинается с букв «БрО». Содержание меди определяется как 100 – сумма (содержание легирующих элементов, %).Условные обозначения элементов в бронзах такие же, как и в латунях (см. выше).

Для деформируемых литейных бронз числа, показывающие среднее содержание легирующих элементов, указывают через дефис в конце маркировки. Для литейных бронз содержание элементов указывают после буквенного символа элемента.

Например, БрОФ6,5-0,4 – деформируемая оловянная бронза, содержащая 6,5 % олова и 0,4 % фосфора. БрО4Ц4С17 – литейная бронза, содержащая 4 % олова, 4 % цинка, 17 % свинца.

БрАЖ9-4 – безоловянная деформируемая бронза, содержащая 9 % алюминия и 4 % железа. БрА10Ж3Мц2 – литейная бронза, содержащая 10 % алюминия, 3 % железа и 2 % марганца.

Алюминий является основой для производства целого ряда промышленных сплавов и изделий из них. Как и медные, алюминиевые сплавы можно разделить на литейные (изделия получают литьем) и деформируемые (изделие получают обработкой давлением).

Использование большого количества различных сплавов на основе алюминия привело к разнообразию систем их маркировки.

Большинство марок литейных алюминиевых сплавов определено в стандарте ГОСТ 1583–93 «Сплавы алюминиевые литейные. Технические условия».

Наиболее распространенный литейный алюминиевый сплав называют силумином. Это сплавы системы алюминий–кремний с небольшим количеством других элементов (марганца, цинка) и их выделяют в отдельную группу как обладающие наиболее высокими литейными свойствами. Такие сплавы маркируют буквами «АЛ» от слов «алюминиевый литейный» и числом, показывающим порядковый номер сплава от АЛ2 до АЛ12. Свойства сплава зависят от состава и способа получения отливки, условно можно считать, что с увеличением номера растет комплекс показателей свойств сплава (прочность и пластичность).

В общем случае литейные сплавы на основе алюминия маркируют двумя буквами. Вторая буква указывает элемент, на базе которого получен сплав. Например, «АК» – система алюминий – кремний, «АМ» – алюминий – медь, «АМг» – алюминий – магний и т.д. Затем идет число, указывающее содержание элемента. Если сплав легированный, указывают буквенные обозначения элементов и их содержание.

Например, АК12М2 – сплав системы алюминий–кремний, с содержанием кремния 12 % (в среднем) и меди 2 %. АМг4К – система алюминий–магний с содержанием 4 % магния и 1 % кремния.

В конце марки может стоять буква, характеризующая особенности данного сплава: «ч» – чистый; «пч» – повышенной чистоты; «оч» – особой чистоты;
«л» – литейные сплавы; «с» – селективный.

Если литейный алюминиевый сплав термически упрочняется, в конце марки ставят обозначение термической обработки (ГОСТ 1583-93):

· Т1 – искусственное старение без предварительной закалки;

· Т2 – отжиг;

· Т4 – закалка;

· Т5 – закалка и кратковременное неполное искусственное старение;

· Т6 – закалка и полное искусственное старение;

· Т7 – закалка и стабилизирующий отпуск;

· Т8 – закалка и отпуск.

Символ «Т3» используется для других сплавов.

Для получения деформируемых алюминиевых сплавов используют различные системы легирования – Al–Mn (сплавы АМц), Al–Mg (сплавы АМг), дуралюмины и др. В ряде случаев система их маркировки сложилась стихийно по подобию медных сплавов, с учетом особенностей производства или области применения сплава. В настоящее время происходит замена различных систем условных обозначений алюминиевых деформируемых сплавов на единую систему цифровой маркировки. Маркировки сплавов, в т.ч. цифровые, определены в ГОСТ 4784–74 «Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки».

Первая цифра обозначает основу сплава, алюминиевые сплавы маркируют «1», вторая цифра – система сплава:

Более распространенными являются сплавы системы Al–Mg, которые обладают лучшим комплексом физико–механических свойств по сравнению со сплавами системы Al–Mn. Сплавы не упрочняют термической обработкой, и маркировка состоит из букв, указывающих тип сплава и числа, показывающего в процентах содержание основного элемента – магния от АМг2 до АМг7 (ГОСТ 4784–74). Цифровая маркировка сплавов АМц – 1400, АМг – 15ХХ, где ХХ – две цифры, которые показывают содержание магния в десятых долях процента (1520 – в среднем 2 % Mg).

Дуралюмин – наиболее распространенный деформируемый алюминиевый сплав, сочетающий высокий уровень свойств с небольшой плотностью (dur – по-французски «твердый»).

Собственно дуралюмин обозначают как Д1... Д16, комплекс показателей свойств растет с увеличением номера сплава. По ГОСТ 4784 все эти сплавы маркируют от 1110 до 1160, например, Д1 – 1110, АК4 (ковочный) – 1140 и т.д. С учетом состава, способа производства высокопрочные алюминиевые сплавы обозначают по-разному: В95 (высокопрочный) – 1950, АВ (авиаль) – 1340 и т.д.

 

Виды заготовок

 

Основными видами заготовок для деталей яв­ляются стальные и чугунные отливки, отливки из цветных металлов и сплавов, поковки, штамповки и всевозможные профили проката. Методы изготовления заготовок деталей приборов определяются технологическими свойствами их материала, формой, габаритами и типом производства.

В действующем производстве учитываются возможности загото­вительных цехов и плановые сроки подготовки производства (проек­тирование и изготовление технологической оснастки). Кроме того, принимаются во внимание прогрессивные тенденции развития тех­нологии приборостроения, в соответствии с которыми рекомендует­ся переносить большую часть процесса формообразования детали на заготовительную стадию и тем самым снижать расход материала и долю затрат на механическую обработку. В большинстве случаев производительность заготовительных процессов на порядок выше производительности процессов механической обработки.

По мере усложнения конфигурации заготовки и повышения ее точности усложняется и удорожается технологическая оснастка и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудо­емкость и себестоимость последующей механической обработки.

Материал детали в значительной степени определяет выбор заготовки. Материалы делятся на литейные (СЧ 24, КЧ 37-12, ВЧ 50, АЛ2, АЛ9, АМг4К1, ЛС59-1, сталь 35Л) и подлежащие обработке давлением (Д1, Д2, Д16, сталь 45, АМг2, латунь Л63). Детали с большими внутренними полос­тями получаются литьем.

При выборе вида заготовки необходимо учитывать не только экс­плуатационные условия работы детали, ее размеры и форму, но и экономичность ее производства. Если при выборе заготовок возни­кают затруднения, какой метод изготовления принять для той или другой детали, тогда производят технико-экономический расчет двух или нескольких выбранных вариантов. После обоснования метода получения заготовки необходимо дать краткое описание технологи­ческого процесса ее изготовления и обосновать выбор плоскости разъема формы или штампа, величину принятых радиусов скругле­ний и формовочных уклонов. При назначении рас­положения плоскости разъема технолог руководствуется двумя пра­вилами:

1) плоскость разъема должна проходить через наибольший габа­ритный размер детали;

2) расположение плоскости разъема должно обеспечивать базиро­вание на первой операции.

Технико-экономическое обоснование выбора заготовки для обраба­тываемой детали производят по нескольким направлениям: металло­емкости, трудоемкости и себестоимости, учитывая при этом конкрет­ные производственные условия. Технико-экономическое обоснование ведется по двум или нескольким выбранным вариантам. При эконо­мической оценке определяют металлоемкость себестоимость или трудоемкость каждого выбранного варианта изготовления заготовки, а затем их сопоставляют.

Технико-экономический расчет изготовления заготовки произво­дят в следующем порядке:

• устанавливают метод получения заготовки согласно типу про­изводства, конструкции детали, материалу и другим техничес­ким требованиям на изготовление детали;

• назначают припуски на обрабатываемые поверхности детали со­гласно выбранному методу получения заготовки по норматив­ным таблицам или производят расчет аналитическим методом;

• определяют расчетные размеры на каждую поверхность заго­товки;

• назначают предельные отклонения на размеры заготовки по нормативным таблицам в зависимости от метода получения за­готовки;

• производят расчет массы заготовки на сопоставляемые варианты;

• определяют норму расхода материала с учетом неизбежных тех­нологических потерь для каждого вида заготовки (некратность, на отрезание, угар, облой и т. д.);

• определяют коэффициент использования материала по каждо­му из вариантов изготовления заготовок с технологическими потерями и без потерь;

• определяют себестоимость выбранных для сопоставления и оп­ределения экономического эффекта вариантов изготовления заготовки;

• определяют годовую экономию материала от сопоставляемых вариантов изготовления заготовки;

• определяют годовую экономию от выбранного варианта изго­товления заготовки в денежном выражении.

Величину припуска на механическую обработку стальных поковок общего назначения, изготовляемых горячей объемной штамповкой на разных видах кузнечно-прессового оборудования, отливок, полу­чаемых разными методами литья (стали, чугуна и цветных металлов), определяют по табличным нормативам согласно массе заготовки, точности ее изготовления, группе стали, степени сложности, габа­ритным размерам, шероховатости обрабатываемых поверхностей и другим конструктивным элементам детали и техническим требова­ниям на ее изготовление.

При изготовлении заготовок, подвергающихся нагреву, допуска­ется увеличение припуска на сторону обрабатываемой поверхности:

Масса поковки, кг...... …………до 2,5 2,5 – 6 Св. 6

Увеличение припуска, мм…………0,5 0,8 1

В зависимости от технических требований к точности размеров, условий и характеру производства (массовое или серийное) заготов­ки, полученные методом горячей объемной штамповки, подразделя­ются на повышенную точность (класс I) и нормальную точность (класс II). Для различных размеров одной и той же заготовки допус­кается применять различные классы точности.

Классы точности необходимо указывать в технических требова­ниях рабочего чертежа заготовки.

Категория поковок характеризуется группой стали, условно обо­значаемой М1 и М2. К группе М1 относятся углеродистые и легиро­ванные стали с содержанием углерода до 0,75% и легирующих эле­ментов до 2,0%. К группе М2 относятся легированные стали, не указанные в группе М1.

Заготовки, изготовляемые горячей объемной штамповкой на раз­личных видах кузнечно-прессового оборудования, подразделяются на четыре степени сложности: С1, С2, СЗ и С4.

Степень сложности – отношение массы (объема) штамповки к массе (объему) геометрической фигуры, в которую вписывается штамповка. Геометрической фигура может быть шаром, параллелепипедом, цилиндром с перпендикулярными к его оси торцами или прямоугольной призмой. При определении степени сложности выбирают ту из геометрических фигур, масса (объем) которой наименьший. Степень сложности принимаем по ГОСТ 7505-89

или ,

где – масса поковки, кг; – масса фигуры, кг; – объем по­ковки, см³; – объем фигуры, см³.

Степени сложности характеризуются следующими величинами:

С1 – Св. 0,63 до 1,00; С3 – Св. 0,16 до 0,32

С2 – Св. 0,32 до 0,63; С4 – До 0,16.

Расчетные размеры для заготовки определяют по следующим формулам:

• при обработке наружных и внутренних поверхностей тел вращения при­нимают (для внутренних поверхностей с обратным знаком)

;

• при односторонней обработке плоских поверхностей

,

где – расчетный диаметр заготовки, мм; – номинальный ди­аметр обрабатываемой поверхности детали, мм; – общий припуск на обработку на одну сторону, мм; – расчетный размер плоской поверхности, мм; – номинальный размер обрабатываемой плос­кой поверхности, мм.

Расчетные размеры на заготовку округляют исходя из технологи­ческих возможностей оборудования и экономической целесообраз­ности принятой точности. Рекомендуется расчетные размеры загото­вок округлять в сторону увеличения припусков в зависимости от степени точности и типа производства.

Отклонения (допуски) на размеры заготовок назначают по табли­цам в зависимости от метода получения заготовок (прокат, литье, штамповка и др.). Так, на рисунке 4 представлена схема определения допусков на штампованные поковки повышенной и нормальной точности ГОСТ 7505-74 «Допуски, припуски и кузнеч­ные напуски» (по табл.4) на основе четырех основных параметров: масса поковки, группа стали, степень сложности и размер.

Пример 1. Поковка класса I, масса 1,4 кг. Группа стали М1 и сте­пень сложности поковки С2. Определить по таблице допуск на раз­мер заготовки 250 мм. Допуск на размер равен мм (см. табл. 4).

Пример 2. Поковка класса I, масса 0,35 кг. Группа стали М1 и сте­пень сложности С1. Определить по таблице допуск на размер заготов­ки 160 мм. Допуск на размер заготовки равен мм (см. табл. 4).

 

 

Рисунок 4 – Схема определения допусков на размер

 

 

Таблица 4

Допуски (мм) на штампованные поковки повышенной точности

(по ГОСТ 7505-74)

 

Масса поковки, кг

Груп-па стали

Степень сложности

Размер поковки, мм

М1 М2

С1 С2 С3 С4

До 50

50–120

120–180

180–260

260–360

360–500

500–630

630–800

800–1000

До 0,25

+0,5 –0,2

+0,5 –0,3

+0,6 –0,3

+0,7 –0,4

+0,7 –0,5

+0,7 –0,5

0,25 – 0,40

+0,5 –0,3

+0,6 –0,3

+0,7 –0,3

+0,7 –0,4

+0,7 –0,5

+0,7 –0,6

0,40 – 0,63

+0,6 –0,3

+0,7 –0,3

+0,7 –0,4

+0,8 –0,4

+0,8 –0,5

+0,9 –0,5

+0,9 –0,6

0,63 – 1,00

+0,7 –0,3

+0,7 –0,4

+0,8 –0,4

+0,9 –0,4

+0,9 –0,5

+0,9 –0,6

+0,9 –0,7

1,00 – 1,60

+0,7 –0,4

+0,8 –0,4

+0,9 –0,4

+0,9 –0,4

+1,0 –0,5

+1,0 –0,5

+1,1 –0,7

+1,2 –0,8

1,60 – 2,50

+0,8 –0,4

+0,9 –0,4

+1,0 –0,4

+1,0 –0,5

+1,0 –0,6

+1,1 –0,7

+1,2 –0,8

+1,3 –0,9

+1,5 –1,0

2,50 – 4,00

+0,9 –0,4

+1,0 –0,4

+1,0 –0,5

+1,0 –0,6

+1,2 –0,8

+1,3 –0,9

+1,5 –1,0

+1,6 –1,2

+1,7 –1,7

4,00 – 6,30

+1,0 –0,4

+1,0 –0,5

+1,0 –0,6

+1,1 –0,7

+1,2 –0,8

+1,3 –0,9

+1,6 –0,9

+1,6 –1,0

+2,0 –1,2

6,30 – 10,0

+1,0 –0,5

+1,0 –0,6

+1,2 –0,6

+1,3 –0,7

+1,4 –0,8

+1,5 –1,0

+1,7 –1,1

+1,8 –1,2

+2,0 –1,2

10 – 16

+1,0 –0,5

+1,0 –0,6

+1,2 –0,6

+1,3 –0,7

+1,4 –0,8

+1,5 –1,0

+1,7 –1,1

+1,8 –1,2

+2,0 –1,2

16 – 25

+1,9 –1,0

+2,1 –1,1

+2,4 –1,2

+2,5 –1,5

+3,0 –1,5

+3,0 –1,5

+3,5 –2,0

+4,0 –2,0

+4,5 –2,5

25 – 40

+2,1 –1,1

+2,4 –1,2

+2,5 –1,5

+3,0 –1,5

+3,0 –2,0

+3,5 –2,0

+4,0 –2,0

+4,0 –2,0

+4,5 –2,5

40 – 63

+2,4 –1,2

+2,5 –1,5

+3,0 –1,5

+3,5 –1,6

+3,5 –2,0

+4,0 –2,0

+4,0 –2,5

+4,5 –3,0

+5,0 –3,0

63 – 100

+2,5 –1,5

+3,0 –1,5

+3,5 –1,5

+3,5 –2,0

+4,0 –2,0

+4,0 –2,5

+4,5 –2,5

+4,5 –3,0

+5,0 –3,0

100 – 160

+3,0 –1,5

+3,5 –1,5

+3,5 –2,0

+4,0 –2,0

+4,5 –2,0

+4,5 –3,0

+5,0 –3,0

+5,0 –3,5

+5,5 –3,5

160 – 250

+3,5 –0,8

+3,5 –2,0

+4,0 –2,5

+5,0 –2,5

+5,0 –3,0

+5,5 –3,5

+5,5 –3,5

+5,5 –4,0

+6,0 –4,0

250 – 400

+3,5 –2,0

+4,0 –2,5

+5,0 –2,5

+5,5 –2,5

+5,5 –3,0

+5,5 –3,5

+6,0 –3,5

+6,5 –3,5

+6,5 –4,0

Более 400

+4,0 –2,0

+5,0 –2,5

+5,5 –3,0

+6,0 –3,5

+6,0 –4,0

+6,5 –4,0

+6,5 –4,5

+7,0 –4,5

+7,0 –5,0