Сплав железа, имеющего в своем составе углерод, называется чугуном. В некоторых случаях в состав добавляются легирующие добавки, влияющие на его потребительские качества. Чугун — это металл, который применяется в первую очередь в черной металлургии. Из него не только получают сталь, он востребован и при изготовлении кованных художественных деталей.
Содержание
Серый чугун
Для машиностроения в основном применяется серый чугун, имеющий в своем составе графит. Детали, изготовленные из такого материала, не реагируют на возникающие напряжения, они поглощают колебания, появляющиеся в случае вибрации механизмов. Из него изготавливают детали ответственного назначения:
- Втулки;
- Станины станков;
- Тяжелые основания.
В качестве конструкционного материала его стали применять практически на всех предприятиях машиностроительной отрасли. Самыми большими потребителями серого чугуна стали следующие отрасли промышленности:
- Автомобилестроение;
- Станкостроение;
- Металлургия;
- Санитарная.
Детали тракторов, материалом которых стал серый чугун, достигают 20% от всего количества его деталей. Такое использование этого сплава связано с высокой износостойкостью. Он не задирается в случае большого трения и отсутствии смазки, иными словами, обладает демпфирующей способностью. Из него изготавливают:
- Блоки;
- Крышки подшипников;
- Тормозные диски;
- Феррадо;
Для изготовления головки блока различных двигателей, используют низколегированный сплав следующих марок:
- СЧ20;
- СЧ25.
Главными требованием, предъявляемыми к СЧ, при производстве гильз, стали:
- Перлитная структура;
- Графит;
- Высокая твердость.
Для моторов автомобилей любой конструкции используются гильзы цилиндров, изготовленные из специального легированного сплава. В большинстве случаев используется его фосфористая фракция.
Дизельные двигатели при работе создают большую нагрузку на блок цилиндров, поэтому для них используют легированные чугуны. Головки цилиндров изготавливают из высокоуглеродистых легированных марок,
Такие же требования соблюдаются при изготовлении отливок гильз, материалом которых является низколегированный сплав. Химический состав этого материала зависит от нескольких технологических характеристик:
- Способа плавки;
- Габаритов отливки;
- Технологичности формы.
На автомобилях устанавливают чугунные распределительные валы, отличающиеся высокой износостойкостью. Этот параметр достигается благодаря поверхностной закалке, которой подвергают металл.
Когда деталь эксплуатируется на больших скоростях, когда имеет место сухое трение, необходимо чтобы была повышенная износостойкость материала и высокий коэффициент трения. Именно в таких условиях данный сплав просто незаменим.
Тормозные барабаны, работающие в таких условиях, изготавливают из СЧ20. Когда деталь испытывает высокие нагрузки, и возможно появление термических трещин, используют специальный термостойкий сплав с высоким содержанием углерода и высоким уровнем легирования.
Для особо тяжелых условий , устанавливают детали, материалом которых является перлитный чугун. В его составе находится вермикулярный графит.
Вращение маховика при работе достигает 7000 об/мин. Такая скорость вызывает появление растягивающих напряжений. Вращающаяся поверхность маховика постоянно касается рабочей поверхности другой детали. Такое трение вызывает сильное выделение тепла в результате возникают термические трещины, которые отрицательно влияют на прочность детали.
Чтобы повысить прочность, учитывая большой вес маховика и размер его сечения, он изготавливается из различных марок:
- СЧ25;
- СЧ30;
- СЧ35.
Он должен обеспечивать прочность заготовки выше 250 Н/мм2. Иногда СЧ 35 имеет прочность, которой не хватает для обеспечения нормальной работы маховика. В этом случае используют чугун, куда добавляют шаровидный графит.
Легковые автомобили могут похвастаться чугунными крышками, закрывающими коренные подшипники. Эта конструкция встречается в большинстве случае на машинах с карбюраторным двигателем. Чтобы обеспечить перлитную структуру, а также высокую твердость, превышающую 200 НВ, для изготовления крышек подшипников, применяют СЧ25.
Изготовление коллекторов
В автомобиле на выпускные коллекторы действуют выхлопные газы, температура которых доходит до 90 градусов. Коллекторы под воздействием агрессивной среды окисляются, деформируются и трескаются.
Использование серого чугуна обеспечивает долговечность таким деталям и высокую экономичность. В связи с тем, что толщина стенок коллектора очень мала, менее 7 мм, для их изготовления применяют СЧ15. Чтобы повысить его жаростойкость, проводят легирование чугуна хромом, или никелевыми добавками.
Для изготовления коллекторов, испытывающих большие термические нагрузки, используют:
- Ковкий чугун;
- С добавками шаровидного графита;
Все вышеперечисленные материалы обладают высокой термостойкостью и устойчивостью к агрессивным средам, щелочам и окислам.
Станкостроение
Из серого чугуна в станкостроении изготавливается большое количество литых деталей, работающих во всевозможных условиях, масса которых может достигать 100 тонн, при максимальной толщине стенки 200 миллиметров.
Классификация таких литых деталей в станкостроении, в зависимости от конструкций, от создавшихся условий эксплуатации соответствует действующему стандарту.
Для каждой детали подбирается специальная марка чугуна. Она зависит от следующих параметров:
- Классности заготовки;
- Толщины стенки;
- Твердости;
- Микроструктуры.
Учитывая специфику многих станкостроительных деталей, которые работают в основном на жесткость, для их изготовления предпочитают использовать чугун, имеющий повышенную твердость, достаточно низкую пластичность.
У таких чугунов химический состав отличается высоким содержанием марганца, и низким количеством углерода. Чтобы получить высокую твердость чугуна, используют легирование и другие технологические процессы.
Заготовки из СЧ нашли широкое применение в металлургическом оборудовании:
- Листопрокатные валки;
- Изложницы;
- Шлаковые чаши.
Сантехника
Очень много чугунных изделий применяется в сантехнике. Из чугуна изготавливают:
- Радиаторы отопления;
- Трубы;
- Фитинги;
- Раковины;
- Кухонные мойки.
И сегодня остаются востребованными чугунные ванны, которых отличает высокая прочность, долговечность и надежность. Такие изделия можно эксплуатировать десятки лет. Они сохраняют свой первоначальный вид и не требуют замены.
Из чугуна мастера изготавливают художественные шедевры. К примеру, набережные Санкт-Петербурга, украшены чугунными литыми деталями. Гуляя по улицам города можно встретить ажурные ворота, оригинальные чугунные ограждения. В скверах можно увидеть чугунные памятники.
Применение ковкого чугуна
Этот материал отличается великолепной демпфирующей способностью, он способен отлично работать при очень низких температурах. Этот вид чугуна применяют при производстве ответственных деталей тракторов, а также автомобилей, которым придется выполнять свою работу в тяжелых климатических условиях.
Нашли свое применение детали из ковкого чугуна и в электрической промышленности. Из него изготавливают:
- Клеммы;
- Крючья изоляторов;
- Державки проводов.
Такие изделия прекрасно справляются с силовыми нагрузками, они могут изгибаться при механическом воздействии.
В текстильном машиностроении, ковкий чугун используется при изготовлении:
- Шестерен;
- Вилок
- Спиц;
- Деталей, для бумагопрядильных машин.
Иначе говоря, для деталей, испытывающих большие статические нагрузки, подвергающиеся трению и быстрому износу. Для таких изделий применяют антифрикционный ковкий чугун, способный создавать минимальное трение, там, где имеется максимальный контакт деталей.
Ковкий чугун используется и в сантехнических изделиях. Из него изготавливают:
- Водопроводные отводы;
- Фланцевые переходники;
- Задвижки;
- Радиаторы отопления.
Эти изделия могут работать длительное время в водной среде.
Газовые системы используют ковкий чугун для изготовления выпуска фитингов, соединяющих трубы, где имеют место всевозможные разветвления.
Самые разные марки ковкого чугуна нашли широкое применение в ландшафтном дизайне, когда происходит формирование декорирующих деталей:
- Оригинальные изгороди;
- Скамейки;
- Ворота;
Применяется такой сплав и в мебельной промышленности, для элементов, на которые могут влиять атмосферные осадки:
- Террасная мебель;
- Беседки.
Из него изготавливаются детали для бытового оборудования:
- Ванн;
- Стиральных машин;
- Газовых плит;
- Сковородок;
- Котелков.
Очень много деталей автомобилей сделаны из ковкого чугуна. К ним относятся:
Приводы;- Колесные ступицы
- Шестерни;
- Картеры;
- Кронштейны двигателей;
- Катки;
- Тормозные колодки;
- Накладки;
- Балансиры
- Карданные валы;
- Коллекторы.
Приводы;Не обходится и судостроение без ковкого чугуна. При изготовлении оборудования для кораблей, КЧ применяется для производства:
- Иллюминаторов;
- Мачтовых скоб;
- Уключин;
- Брештук;
- Водяной арматуры.
Не забыт ковкий чугун и в железнодорожной промышленности. При строительстве вагонов из него изготавливают:
- Запасные части к воздушным тормозам;
- Подшипники;
- Кронштейны
- Тяговые и сцепные системы;
- Скобы.
Уже много веков человечество использует чугун, сегодня практически каждый человек имеет дело с таким сплавом. Он отличается высокой прочностью и имеют относительно невысокую стоимость. Единственным недостатком чугунных деталей является их хрупкость. Но, при правильной технологии получения чугуна, этот недостаток минимизируется, поэтому чугунные детали так широко применяются в вышеописанных отраслях промышленности.
