Технологія виготовлення та оцінка якості гвинтового конвеєра кухонного комбайну

Размещено на http://www.allbest.ru

РЕФЕРАТ

Пояснювальна записка до дипломної роботи: 54 с., 10 рис., 6 табл., 30 джерел.

Об'єкт дослідження - шнек гвинтового конвеєра кухонного комбайну та сплав типу АК7п для його виготовлення .

Мета роботи - вибір оптимальних технологій та матеріалів для виготовлення.

Методи дослідження та апаратура - теоретичний аналіз призначення, функціонування та умов праці шнеку м'ясорубки, порівняльний аналіз властивостей матеріалів та технологічних методів обробки матеріалів, обґрунтування та опис обраного матеріалу, технології та заходів забезпечення якості, включаючи металографічний метод та вимірювання твердості за Бринелем.

В роботі визначені основні вимоги та критичні властивості матеріалу шнеку м'ясорубки: корозійна стійкість, нетоксичність, твердість, міцність та ін. Обґрунтовано обрані оптимальні матеріал та технологію - лиття в пісок зі сплаву АК7п; вказано заходи з контролю якості.

З'ясування загальних закономірностей кристалізації доевтектичних сплавів.

На основі аналізу структури шнеку кухонного комбайну "Мрія-2М" виявлено невідповідності у технології виготовлення виробу.

ГВИНТОВИЙ КОНВЕЄР, МІКРОСТРУКТУРА, МАКРОСТРУКТУРА, ЕВТЕКТИКА, СПЛАВ Al_Si, ЛИТТЯ, ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІАЛІВ, КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ.

гвинтовий конвеєр шнек м'ясорубка

ЗМІСТ

ВСТУП

1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА

1.1 Роль, функція гвинтового конвеєру

1.2 Роль матеріалу, необхідні властивості

1.3 Придатні матеріали, їх недоліки та переваги

1.4 Придатні технології та підприємства

2. ОСНОВНА ЧАСТИНА

2.1 Обґрунтування вибору матеріалу та технології

2.2 Технологія виготовлення виробу

2.3 Контроль якості. Поняття про якість

2.4 Обслуговування та утилізація

2.5 Аналіз структури та властивостей матеріалу виробу

3. ОХОРОНА ПРАЦІ

3.1 Аналіз умов праці

3.2 Виробнича санітарія та гігієна праці

3.3 Техніка безпеки

3.4 Пожежна профілактика

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ВСТУП

М'ясорубка невід'ємна частина кожної кухні. ЇЇ основне призначення - це подрібнення м'яса і риби з метою приготування фаршу з них. М'ясорубки та кухонні комбайни мають принципово однаковий пристрій, відрізняються габаритами і деякими конструктивними частинами. Складаються з електроприводу і самої м'ясорубки. Електропривід має електродвигун і редуктор, який служить для зниження числа обертів при передачі обертального руху від електродвигуна до шнека м'ясорубки. Корпус м'ясорубки складається з горизонтального пустотілого циліндру і вертикальної горловини. Всередині циліндра на стінках є направляючі ребра. На горловину кріпиться завантажувальний пристрій. До складу різального механізму входить нерухома підрізна решітка і два обертових хрестоподібних ножа. Для різного ступеня подрібнення м'ясорубки комплектуються різними ножами і решітками.

Ключовими параметрами при оцінці м'ясорубки, являються потужність, продуктивність і безпосередньо матеріал, з якого вона зроблена. Все це безпосередньо впливає на якість та смакові характеристики продукту[ 1].

Продуктивність на пряму залежить від потужності, так як малопотужне обладнання не зможе впоратись зі своїм завданням. Оптимально значення потужності від 1000 Вт, при якій продуктивність: від 0,8 до 1, 3 кг м'яса / хв.

Проте, смакові та якісні характеристики фаршу залежать від вибору матеріалу м'ясорубки.

1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА

1.1?Роль, функція гвинтового конвеєру

Усі побутові та промислові м'ясорубки повинні відповідати наступним вимогам:

- отримання якісного подрібненого;

- можливість швидкої та легкої зміни ступеня подрібнення;

- зносостійкість робочих деталей, що не допускає потрапляння часточок металу у подрібнюваний продукт;

- відсутність надмірного подрібнення(погіршення якості готового продукту);

- можливість миттєвого видалення готового продукту із робочої камери;

- можливість легкої та швидкої заміни зношених робочих та інших частин;

- наявність запобіжних пристроїв.

Існую два конструктивні види м'ясорубок: шнекова та кутерна. Їх основна відмінність полягає у на явності шнеку та якості готового продукту. У шнековій м'ясорубці в результаті отримуємо рівномірно подрібнений соковитий фарш, а у кутерній продукт набуває пастоподібного вигляду, та частково втрачає смакові якості і структуру.

Розглянемо більш детально шнекову електром'ясорубку (рис. 1.1). Головним елементом м'ясорубки є - ніж. Його функція, як і функція всієї м'ясорубки, полягає в тому, щоб подрібнювати м'ясо, продукти. Шнекова м'ясорубка свою назву отримала від не менш важливої деталі - шнека, або гвинта, який виконує функцію транспортера оброблюваної маси, на який кріпляться ріжучі ножі.

Обертаючись на осі шнека чотирьохлопастевий ніж треться об диск, подрібнюючи м'ясо за принципом ножиць. Недарма заточення решітки не менш важливе, ніж заточення ножів м'ясорубки.

Рис.1.1 - Схема мґясорубки

У процесі подрібнення необхідно забезпечити збереження якості вихідних продуктів. Ця вимога відноситься головним чином до соковитих продуктів (сирі м'ясо, риба), подрібнення яких може викликати втрату соку. Якість продукту покращується, якщо провертання його відносно стінок робочої камери мінімальне, а вплив останнього витка шнека на продукт спрямован переважно вздовж осі робочої камери. Для зменшення провертання продукту на внутрішній поверхні робочої камери роблять канавки. Зменшення кута підйому шнека знижує кількість провертання продукту відносно робочої камери м'ясорубки.

Характеризуючи основні конструктивні параметри м'ясорубки, можна сказати про вплив витка шнека на продукт. Витки шнека можуть бути з перемінним та постійним кроком, що впливатиме на ступіть зщільнення продукту[2]. На рисунку 2 зображено шнек з перемінним кроком(рис.2,а) та постіним(рис.2,б).

Завдяки поступовому зменшенню шага витків шнека та кута підйому продукт, пересуваючись вздовж робочої камери, зщільнюється і поступає до робочих інструментів у вигляді суцільної щільної маси. Останній виток шнека, який має найменший шаг, діючи на продукт, проштовхує його крізь кромки обертаючого ножа. Частки продукту, які пройшли через ніж далі проштовхуються через підрізну решітку. На виході із решітки продукт має вигляд суцільного потоку товстих ниток, які складаються із зґєднаних між собою подріблених часток мґяса.

а б
Рис.1.2 - Види шнека: а) з перемінним кроком; б) з постійним.

Кількість витків шнека робить істотний вплив на продуктивність. Чим більше довжина шнека, тим менше продукту витісняється до завантажувального пристрою і тим вища продуктивність м'ясорубки. Пояснюється це тим, що витки шнека утворюють лабіринт, перешкоджаючи тим самим витісненню продукту із зони розташування останнього витка (із зони з підвищеним тиском) до завантажувального пристрою.

Довжина шнека побутових м'ясорубок знаходиться в межах

(2,5--3,8) D,

де D -- зовнішній діаметр шнека.

Ножові решітки виконуються з максимально можливим використанням їх площі під отвори, а також з урахуванням необхідного ступеня подрібнення і міцності. При цьому шахове розташування отворів переважніше за розташування їх по квадрату. Згідно ГОСТ 7411-79[3] коефіцієнт використання площі решіток, рівний відношенню сумарної площі отворів до площі решітки, становить не менше 0,25.

Основна характеристика електричної м'ясорубки - потужність мотора. Через редуктор вона передається на шнек та ножі. Швидкість обертання шнека невелика, а сила продавлювання продукту через ножі - постійна і рівномірна. Це ключова відмінність шнекових м'ясорубок від без шнекових, де рівномірність та якість подріблення не можуть бути гарантовані.

Потужність у м'ясорубці витрачається на розрізання продукту в ріжучому механізмі, на подолання тертя в ріжучому механізмі, на подолання тертя шнека об продукт і на просування продукту шнеком (табл.1.1).

Таблиця 1.1 - Функції деталей

Деталь	Функція
Ніж	призначений для подрібнення, рубки м'яса та обробки інших продуктів
Решітка	призначена для видавлювання м'яса та інших продуктів певної форми.
Шнек	призначений для проштовхування м'яса та інших продуктів.
Втулка шнека	призначена для зниження сил тертя виникаючих при обертанні шнека.
Втулка	призначена для зниження сил тертя
Гайка нажимна	слугує фіксатором шнека, ножа и решітки.
Ручка	призначена для обертання шнека, ножа.
Гвинт	закріплює ручку зі шнеком.
Опора	забезпечує жорстке кріплення м'ясорубки.
Гвинт	призначений для кріплення та утримання м'ясорубки.
Корпус	Несучий елемент всієї м'ясорубки.

Наступна характеристика електричної м'ясорубки - продуктивність, тобто кількість м'яса в кілограмах, яку м'ясорубка може переробити за одну хвилину. Вона залежить від геометричних розмірів елементів деталей конвеєра та ножів, тому форма та розміри шнека визначать зусилля та енерговитрати на подрібнення продуктів, які можна спроектувати та змоделювати математично.

При переробці продуктів з твердою консистенцією двигун м'ясорубки може зупинитися через велике навантаження та може вийти з ладу. Щоб цього не сталося, на м'ясорубках встановлюють спеціальний захист, наприклад запобіжник у вигляді пластикової шайби. Її міцність розрахована так, що при попаданні уламка кістки між ножем і решіткою м'ясорубки пластик руйнується, шнек зупиняється і двигун не згоряє.

1.2?Роль матеріалу, необхідні властивості

Як говорилося раніше, шнек - це одна з основних деталей, що має спиралевидну форму, на неї кріпляться ножі та насадки. При обертанні шнек просуває м'ясо від вхідної горловини до вихідного отвору. Іноді електричні м'ясорубки комплектуються відразу двома шнеками: металевим для м'яса і пластиковим для м'яких ягід і фруктів. Значна частина продуктів, що використовуються в харчовій промисловості, при подрібненні легко піддаються деформації і мають велику вологість, наприклад м'ясо, хліб, овочі, риба і т.д. Ці продукти належать до умовно твердих.

Гвинтові конвеєри в харчовому виробництві використовуються як для транспортування сировини та продукції, так і для виконання різноманітних технологічних операцій. Наприклад, конвеєри крім основного призначення застосовуються в тістозакаточних машинах, дозаторах, в машинах для формування бубликів, так як в цих випадках має місце контакт сировини та продукції з елементами транспортувальних пристроїв, то потрібен обгрунтований вибір матеріалів.

Практично всі види сировини і продуктів можуть транспортуватися по гвинтоподібним конвеєрам. В якості матеріалу для виготовлення конвеєрів використовуються пластмаса, сталь, алюмінієві сплави. Поверхні виробу повинні мати гладку поверхню з метою зменшення гідравлічних втрат.

При транспортуванні в'язкопластичної та пластичної продукції матеріал повинен мати ще й антиадгезійні властивості.

При транспортуванні сипучих матеріалів і дрібної продукції до матеріалів пред'являються вимоги по зносостійкості і антифрикційним властивостям.

При технологічному транспортуванні продукції гвинти можуть або охолоджуватися до температури - 30 ° С, або нагріватися до температур близько 240-280 ° С.

Високі вимоги до надійності технологічного обладнання харчових виробництв обумовлені тим, що в більшості випадків відмови в роботі призводять до порушення технологічного процесу і втрати продукту.

Як правило, моральний термін служби сучасного обладнання не перевищує 5 років, фізичний термін служби при проектуванні закладається в межах 5-7 років.

До основних критеріїв працездатності обладнання та їх окремих деталей відносяться: міцність, жорсткість, зносостійкість, тепло-і хладостійкість, вібростійкість, корозійна стійкість.

Для елементів технологічного обладнання, що контактує з харчовими середовищами або миючими засобами, особливо важливу роль відіграє корозійна стійкість. Під корозійною стійкістю розуміється здатність поверхонь елементів машин і апаратів протистояти впливу харчових середовищ, продуктів, миючих і дезінфікуючих розчинів з урахуванням теплових впливів, робочих середовищ, значних перепадів тиску і т. д.

Знос є найбільш характерним видом руйнування поверхонь робочих органів і деталей обладнання.

Знос є результатот процесу поступової зміни розмірів деталі, що відбувається під дією поверхневих сил при терті і пов'язан з втратою маси. Різним видам зношування найбільш схильні тертьові деталі робочих органів технологічного устаткування.

Під тепло-і хладостійкістю при конструюванні розуміють здатність деталей обладнання зберігати працездатність при підвищених або низьких температурах, а також при циклічних коливаннях температури. Як правило, це забезпечується тільки правильним вибором матеріалу.

У харчовому машинобудуванні особливо важливу і певною мірою специфічну роль відіграють хімічні та санітарно-гігієнічні властивості матеріалів.

Найважливішою умовою використання матеріалів у будь-якої конструкції є їх сумісність з робочим середовищем.

Технологічні процеси харчових виробництв протікають при високих і низьких температурах, високому тиску і вакуумі, великих швидкостях потоків і тривалій витримці харчових середовищ в стані спокою, із змінами рН середовищ в широкому діапазоні і супроводжуються іншими чинниками, які зумовлюють агресивність харчових середовищ.

Багато харчових середовищ являють собою електроліти, тому корозія в них носить електрохімічний характер. Хімічна природа електроліту обумовлена наявністю в складі середовищ кислот і мінеральних речовин. Кількість і ступінь дисоціації кислот і мінеральних речовин, в основному, і визначають агресивність середовища.

На різних етапах технологічного процесу хімічні властивості середовищ змінюються, у зв'язку, з чим знижується або підвищується їх корозійний вплив на поверхню апаратів.

Безпосередній контакт з технологічними та харчовими середовищами, тривала безперервна робота, абразивна дія деяких харчових продуктів, агресивний вплив навколишнього середовища, миючих і дезінфікуючих розчинів, а також інші специфічні умови визначають особливі вимоги до вибору і призначенням конструкційних матеріалів [4].

Апарати харчових виробництв піддаються періодичному впливу агресивних миючих і дезінфікуючих розчинів: 1-2%-ної соди каустичної, 5-10%-ної соди кальцинованої, 2%-ної сірчаної кислоти, 2%-ної соляної кислоти, 3%-ної азотної кислоти , 0,2-0,5%-ного перманганату калію та ін. Найбільш агресивний вплив на технологічні апарати і збірники дезінфікуючих розчинів надають кислотні дезінфектори. Виготовлення збірок дезінфікуючих розчинів і трубопроводів з нержавіючих сталей не завжди призводить до підвищення їх корозійної стійкості.

У харчових галузях хімічної корозії піддаються тільки деякі апарати та комунікації допоміжних цехів (холодильно-компресорних, вуглекислотних, котелень). Обладнання технологічних цехів переважно піддається електрохімічної корозії. Залежно від агресивності середовища і умов протікання електрохімічних процесів поширені такі її види:

атмосферна (вплив на обладнання та металоконструкції поза будівель при наявності забруднення повітря промисловими газами);

електрична (вплив блукаючих струмів на метали);

кислотна (розчини азотної, сірчаної, соляної кислот при дезінфекції, молочної кислоти при підкисленні заторів і т. д.);

сольова (руйнування розсільних насосів, трубопроводів, батарей охолодження, випарників і т. п.);

лужна (лужні миючі та дезінфікуючі розчини);

контактна (при контакті двох різнорідних металів).

Хімічна корозія виникає при дії органічних кислот харчових середовищ на складові частини виробу. Біологічна корозія є наслідком життєдіяльності мікроорганізмів на поверхні активних деталей, змочених харчовими середовищами.

Таким чином, шнек м'ясорубки зазнає складних механічних навантажень, я статичних так і циклічних, зазнає вплив корозійноактивних середовищ. Отже ключовими властивостями матеріалу для виготовлення шнеку є: корозійна стійкість, антифрикційні властивості, міцність.

1.3?Придатні матеріали, їх недоліки та переваги

Матеріали, які застосовують в обладнанні харчових виробництв, повинні піддаватися санітарно-гігієнічному і токсикологічному контролю. При несприятливих умовах окремі полімерні матеріали або містяться в них мономери, низькомолекулярні з'єднання і різні складові частини можуть негативно впливати на здоров'я людей і на якість харчових продуктів. Несприятливий вплив на здоров'я може виражатися як у вигляді гострих отруєнь, що виявляються через кілька годин або днів, так і у вигляді хронічних отруєнь, що виявляються протягом місяців.

З точки зору гігієнічної та токсикологічної оцінки матеріали можна розділити на такі групи:

1) допущені органами Державного санітарного нагляду для контакту з харчовими продуктами;

2) допущені для контакту з певними харчовими продуктами;

3) допущені для контакту з харчовими продуктами тільки при особливих умовах;

4) не допущені для застосування в харчовій промисловості внаслідок токсичності або зміни складу при зіткненні з харчовими продуктами;

5) недопущені для застосування в харчовій промисловості внаслідок невивченості гігієнічних і токсикологічних властивостей або знаходяться в стадії досліджень [5].

До першої групи належать деталі, виготовлені з харчового алюмінію. При виборі сплаву для виготовлення виробів з ливарного алюмінію або сплавів застосовують ГОСТ 1583-93[6]:

«Для виготовлення виробів харчового призначення застосовують сплави АК7, АК5М2, АК9, АК12. Застосування інших марок сплавів для виготовлення виробів і обладнання, призначених для контакту з харчовими продуктами і середовищами, у кожному окремому випадку повинні бути дозволені органами охорони здоров'я.

У алюмінієвих сплавах, призначених для виготовлення виробів харчового призначення, масова частка свинцю повинна бути не більше 0,15%, миш'яку - не більше 0,015%, цинку - не більше 0,3%, берилію - не більше 0,0005%.»

Основними перевагами алюмінієвих сплавів при використанні в харчовій промисловості є:

легкість,

податливість штампуванню,

корозійна стійкість (на повітрі алюміній миттєво покривається міцною плівкою Al2O3, яка перешкоджає його подальшому окислюванню),

висока теплопровідність,

не отруйність його сполук.

Крім алюмінієвих сплавів для виготовлення шнека використовують нержавіючу сталь, яка за характеристиками міцності значно краще, проте має більшу питому вагу, тому виріб буде важче, що вже є недоліком.

Для металевих шнеків використовують сталі марок - 10Х18Н10, 08Х17. Сталь - це сплав заліза з вуглецем, який містить до 2,14 % вуглецю і домішками (кремній, марганець, сірка, фосфор та гази) та легуючи елементи.

Корозійностійка сталь -- це сталь стійка до корозії у атмосфері та агресивних середовищах сталь. Стійкість досягається легуванням. Основний легуючий елемент нержавіючої сталі -- хром (12--20 %). Вищий вміст хрому в сталі дає більший опір корозії, сплави з понад 12 % хрому не ржавіють у звичайних умовах і в слабкоагресивних середовищах, понад 17 % -- корозієстійкі у агресивних окислювальних середовищах, зокрема в азотній кислоті міцністю до 50 %. Нержавіючі хромонікелеві сталі аустенітного класу немагнітні.

Алюмімнієві спламви -- легкі сплави на алюмінієвій основі, до складу яких входить один або декілька легуючих елементів. В промисловості використовують сплави алюмінію на основі систем: Al-Cu, Al-Si, Al-Mn, Al-Mg, Al-Cu-Mg. Переважно структура сплавів на основі алюмінію складається при кімнатній температурі з б-твердого розчину та інтерметалідної фази. Легуючі добавки (мідь, кремній, магній, цинк, манган) вводять в алюміній головним чином з метою підвищення його міцності. Ливарні сплави на основі алюмінію можуть належати до систем Al-Si, Al-Mg, Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Zn-Mg, Al-Cu-Mg-Ni. Ливарні сплави маркують буквами АЛ (алюмінієвий ливарний) та цифрами, що вказують порядковий номер сплаву. Відповідно до ДСТУ 2839-94 в конструкторській документації ливарні алюмінієві сплави можуть позначатися із зазначенням хімічного складу, наприклад АК12 (ливарний алюмінієвий сплав, що містить близько 12% кремнію), ця марка відповідає позначенню АЛ2. Марка АЦ4Мг (АЛ24) відповідає ливарному сплаву системи Al-Zn-Mg з вмістом цинку -- 3,5…4,5%, магнію -- 1,55…2,05%.

Силумімни -- загальна назва ливарних сплавів на основі алюмінію з кремнієм. Їх використовують у різних галузях промисловості. Відноситься до групи легких ливарних стопів алюмінію (основа) з кремнієм (вище 4%Si, в деяких марках до 26%) та деякими іншими елементами, якими легують силумін залежно від бажаного поєднання технологічних та експлуатаційних властивостей: мідь, марганець, магній, цинк, титан, берилій. Найпоширеніші сплави Al--Si, Al--Si--Mg (АК12, АК9ч, АК9пч, АК7ч, АК7пч, АК8л, АК9, АК7), вони вирізняються добрими технологічними властивостями.

Перевагами силумінів є їхня підвищена корозійна стійкість у вологому і морському середовищах, добра протидія кислотам, легкість, дешевість, хороші ливарні властивості: гарна плинність, мала усадка. Недоліком сплавів є крихкість. У подвійних (Al--Si) силумінах зі збільшенням вмісту кремнію знижується пластичність і підвищується міцність.

Силуміни поступаються за механічними властивостями ливарним сплавам на основі системи Al(алюміній) -- Cu(мідь).

Використовуються для виготовлення литтям деталей складної конфігурації головним чином у авто- (блоки циліндрів), авіа- та суднобудуванні, хімічному машинобудуванні. Також використовується у виробництві неякісних кульових кранів та змішувачів для води, що дає змогу здешевити ці вироби порівняно з латунними аналогами.

Сплави з пониженим вмістом свинцю, цинку, берилію відносяться до харчових і застосовуються у виробництві литого посуду.

Таким чином шнек м'ясорубок може бути виготовлений з таких алюмінієвих сплавів як - АК7, АК9, АК12.

Для виготовлення пластикових шнеків можна застосувати поліпропілен, полістирол.

Поліпропілемн -- синтетичний полімер, продукт полімеризації пропілену, [--СН2--СН(СН3)--]n. Безбарвна речовина; густина (при температурі 20°С) 920…930 кг/м3, tпл=172°С. Характеризується високою ударною міцністю, стійкістю до багаторазових згинань, зносостійкістю, низькою паро- й газопроникністю, високими діелектричними показниками. Поліпропілен не розчиняється в органічних розчинниках, стійкий до діяння киплячої води і лугів; руйнується під дією азотної та сірчаної кислот, хромової суміші; відзначається низькою термо- і світлостійкістю. Основні способи переробки - формування методами екструзії, вакуум- і пневмоформування, екструзійно-видувного, інжекційно-видувного, інжекційного, компресійного формувань, лиття під тиском.

Полістиромл (стирофлекс) -- продукт полімеризації стиролу (вінілбензолу). Виробляють з рідкого стиролу, вихідною сировиною для якого є нафта та кам'яне вугілля

Полістирол -- тверда, пружна, безбарвна, прозора, гнучка та негігроскопічна речовина. З полістиролу одержують пластичні маси, які широко застосовують в електротехнічній промисловості, для виготовлення предметів побутового призначення (посуд, фігурки, дитячі іграшки і т. д.), лінз, різнокольорових облицювальних плиток для будівництва та ін.

Основні способи переробки - формування методами екструзії, вакуум- і пневмоформування, екструзійно-видувного, інжекційно-видувного, інжекційного, компресійного формувань, лиття під тиском.

1.4?Придатні технології та підприємства

Враховуючи конфігурацію, умови роботи і прикладені до шнека навантаження, його виготовлення може бути здійснено за технологіями лиття (в пісок, лиття в кокіль, під тиском), обробкою тиском (гарячим штампуванням), токарно-фрезерною обробкою заготовки (на верстатах з ЧПК).

Ливамрне виробнимцтво -- технологічний процес виготовлення виливків, що полягає в заповненні ливарної форми розплавленим матеріалом (ливарним металом чи сплавом, пластмасою, деякими гірськими породами) і подальшій обробці отриманих після твердіння виробів.

На частку литих металевих деталей в середньому припадає 50-70% маси (в верстатобудуванні до 90%) і 20% вартості машин. Тільки методами лиття можливо отримати складні за конфігурацією і геометрією заготівки із чорних та кольорових сплавів з високим (75-98%) коефіцієнтом використання металу. В 1985-90 р.р. ливарники України займали перше місце у світі по литтю металу на душу населення, виробляючи до 6-6,5 млн. т виливків на рік.

Механімчна обромбка -- обробка заготовок із різних матеріалів за допомогою фізичної дії різної природи з метою створення виробу за заданими розмірами або проміжної заготовки для подальших технологічних операцій.

Механічне оброблення різанням буває:

зовнішніх циліндричних поверхонь -- токарна обробка, шліфування, притирання, обробка абразивним полотном, обкатування, суперфінішування;

внутрішніх циліндричних поверхонь -- розточування, свердління, зенкерування, розвертування, протягування, шліфування, притирання, хонінгування;

площин -- стругання, фрезерування, шліфування, притирання.

Токарною обробкою або точінням називається спосіб отримання деталей циліндричної форми різанням. Більшість деталей машин і механізмів є тілами обертання (вали, осі і т.п.), тому точіння є одним з основних способів механічної обробки. При точінні на токарному верстаті (рис.) заготовка обертається (рух різання) назустріч різцю, який переміщується в горизонтальній площині в подовжньому і поперечному напрямках (рух подачі). Для досягнення високопродуктивних режимів різання необхідно щоб матеріал різального елементу інструмента мав велику твердість, зносо- і теплостійкість, малу крихкість і достатню механічну міцність. Різальним матеріалом токарних різців на сьогодні переважно є твердосплавні пластини, металокерамічні (оксидні, оксидно-карбідні та оксидно-нітридні), композитні матеріали та полікристалічні надтверді матеріали. Застосування суцільнометалевих токарних різців з інструментальних матеріалів на сьогодні не є актуальним у зв'язку з низькою їх продуктивністю (застосовують переважно в одиничному виробництві).

Токарна обробка включає обточування зовнішніх поверхонь різної форми (циліндричних, конічних, фасонних), розточування отворів, підрізання торців і уступів, відрізання і розрізання металу, нарізання зовнішньої і внутрішньої різьби.

Фрезерування -- спосіб обробки різанням за допомогою багатолезового інструмента -- фрези. Фрезерування -- один з найбільш продуктивних і розповсюджених видів механічної обробки площин, фасонних поверхонь, канавок, пазів. Фрези мають вигляд диска, циліндра або іншого тіла обертання, що обладнане зубцями -- різцями

Обромблення метамлу тимском -- сукупність технологічних процесів, внаслідок яких відбувається пластичне деформування або поділ металу на частини без утворення стружки.

При цьому виді обробки використовують властивість металу -- пластичність (здатність під дією прикладених сил змінювати форму без руйнування) в холодному або у гарячому стані. Найпоширеніший механізм пластичної деформації -- ковзання, зсув однієї частини тіла відносно іншої під дією дотичних напружень. Обробка металів тиском -- один з найпоширеніших, найпродуктивніших і найдешевших методів виготовлення заготовок (деталей) різної маси та розмірів з металів та сплавів.

Не всі метали однаково пластичні і в різній мірі піддаються обробленню тиском. Такі метали як мідь, алюміній, свинець, титану мають добру пластичність, а, отже, легко піддаються обробці тиском. Сталь пластична у меншій мірі, і тому, щоб підвищити її пластичність і полегшити обробку тиском, застосовують нагрівання.

Холодне деформування відбувається за температур, нижчих від температури рекристалізації, тому воно супроводжується видовження зерен, збільшенням насичення дефектів, що підвищує міцність, пружність та твердість металу (явище наклепу). Холодне деформування сприяє підвищенню якості поверхні та міцності металу. Наклеп металу не завжди є корисним, бо твердий і міцний метал важко піддається обробці різанням. Для полегшення подальшої обробки металу наклеп усувають шляхом відпалювання. В результаті відпалювання міцність і твердість поверхневого шару металу знижується, що важливо для подальшої обробки металу.

Гаряча обробка металів тиском має ряд позитивних якостей: складові частини металу розподіляються рівномірніше, ніж до обробки; зменшуються розміри зерен, що призводить до поліпшення механічних властивостей; метал стає щільнішим. Сталь, оброблена тиском, має волокнисту будову. Механічні властивості такої сталі вздовж волокон кращі, ніж властивості сталі упоперек волокон. Це пояснюється тим, що при обробці тиском волокна перерозподіляються відповідно до форми деталі.

Штампування -- процес обробки матеріалів тиском -- пластичне деформування заготовки в штампах. Під час штампування відбувається формоутворення без зняття стружки, забезпечується висока точність виробів при високій продуктивності праці.

Гарячим штампуванням називається процес одержання поковок за допомогою спеціальної оснастки -- штампів (рис.). Молотовий штамп являє собою два сталевих бойка (матриця і пуансон), що мають в площині роз'єму виїмки, які відповідають конфігурації деталі. Під дією сили удару молота або тиску преса нагріта заготовка деформується і заповнює порожнину штампа. В результаті штампування одержують деталь, що за формою і розмірами відповідає формі і розмірам штампу.

Серед виробників м'ясорубок можна виділити наступні:

ТОВ "Еквіптех" виробляє конвеєра гвинтові - шнеки, стрічкові транспортери різного типу, змішувачі, дозатори та системи автоматизації, бетонно-змішувальні вузли малої продуктивності, обладнання для сухих будівельних сумішей, обладнання для випуску газобетону, накопичувальні ємності, системи розвантаження цементних вагонів, фасування цементу , нестандартне обладнання, а також послуги різання кругляка, рубки металу.

Компанія SAP. Компанія була створена для виробництва м'ясорубок і харчового обладнання різних моделей, з нержавіючої сталі, алюмінію за нормативами ЄС.

ВАТ «ТОРГМАШ» одне з провідних підприємств у галузі торговельного машинобудування в країнах СНД. Проектує і виробляє широкий спектр машин та обладнання для підприємств масового харчування і торгівлі. Вся продукція проходить сертифікацію, має білоруський, російський і український сертифікати відповідності та посвідчення про державну гігієнічну реєстрацію.

Всі зазначені матеріали можуть бути застосовані в технологіях лиття або токарно-фрезерній обробці на верстатах з числовим програмним керуванням (ЧПК). Гарячим штампуванням можуть бути виготовлені шнеки тільки із зазначених сталей [7].

2. ОСНОВНА ЧАСТИНА

2.1 Обґрунтування вибору матеріалу та технології

Оптимально виготовляти шнек м'ясорубки методом лиття з алюмінієвого сплаву, що обґрунтовується його складною за формою конфігурацією, комплексом властивостей пропонованих матеріалів і економічними факторами (собівартістю при масовому виробництві).

Конфігурація відливки найбільш сприятлива для лиття в пісок, до того ж цей метод більш економічний, особливо при малосерійному виробництві. Також при литті в пісок заповнюваність форми значно краща.

Для виробництва шнека найбільш оптимально вибирати алюмінієві сплави марок АК7П, АК9П і АК12П. Це обґрунтовується наступними причинами: щільність нижче ніж у сталі, а властивості вище ніж у пластика, алюмінієвим сплавам можна надати властивості за допомогою ТО. Так як шнек відчуває не настільки серйозні механічні навантаження, то алюмінієві сплави цілком задовольняють всіх питомим вимогам щодо міцності.

Лити алюмінієві сплави буде дешевше ніж сталь. Це обґрунтовує вибір такої технології як лиття. А такий вибір лиття як лиття в пісок обґрунтовується тим, що: чи не дуже масове виробництво (пісок вигідніше ніж кокіль), деталь такої конфігурації простіше отримувати при лиття в пісок, виготовлення кокілю дорожче, і в процесі використання він забруднюється що сильно впливає на поверхню деталі до якої пред'являється ряд вимог; в піску краще заповнюваність, краще умови охолодження і вище якість отриманої виливки.

Що стосується АК7П, АК9П і АК12П, то кожен з них має переваги: дешевий АК7п, АК12п, дорожче АК9п; краще властивості у АК9п (з ТО), краще ливарні властивості у АК12.

У алюмінієвих сплавів вимоги за граничним вмісту шкідливих для здоров'я компонентів визначені ГОСТ1583-93[6]: «Цинк: 0,3% макс, Свинець: 0,15% макс, Миш'як: 0,015% макс, Берилій: 0,0005% макс.»

Ливарні алюмінієві сплави ? мають ряд особливостей: підвищену ? рідкотекучість, що забезпечує ? отримання тонкостінних і складних ? по конфігурації виливків; порівняно невисоку лінійну усадку; ? знижену схильність до утворення гарячих тріщин. Крім того, ? алюмінієві сплави мають високою схильністю до окислення, насиченню воднем, що призводить до таких видів браку виливків, як газова ? пористість, шлакові включення і ? оксидні включення. Тому при ? розробці технології плавки і виготовленні фасонних виливків будь-яким ? із способів лиття необхідно враховувати особливості окремих груп ? алюмінієвих сплавів [8].

2.2 Технологія виготовлення виробу

Відливку шнека отримують в ливарній формі, порожнина якої відповідає конфігурації відливки. При литті в піщані форми її виготовляють з формувальної суміші, яка складається з формувальних матеріалів. Формувальну суміш засипають у ливарні опоки і виконують в них відбиток моделі. (Ливарна опока - пристосування для утримання формувальної суміші при виготовленні ливарної форми, її транспортування та заливки рідким розплавом).

За допомогою лиття в піщані форми можна отримати вироби в одиничному, серійному і середньосерійному виробництві.

Модель має конфігурацію зовнішньої поверхні відливки, зазвичай її виготовляють з дерева, металу, пластмаси. Внутрішня поверхня відливки (отвори, порожнини тощо) утворюється за допомогою ливарного стрижня, який встановлюють у форму. Стрижневі ящики виготовляють з тих же матеріалів, що і моделі. Між порожниною форми і стрижнем утворюється простір, що заповнюються рідким металом. Після його затвердіння утворюється відливка.

На рисунку 2.1 приведена схема технологічного процесу лиття у пісчані форми.

Размещено на http://www.allbest.ru

Рис.2.1 - Схема технологічного процесу лиття у пісчані форми.

Особливості отримання литого шнека, пов'язані з затвердінням рідкого розплаву і наступним його охолодженням у формі, висувають певні вимоги до конструкції деталі. Такі фактори як рідкоплинність, лінійна і об'ємна усадка можуть призвести до виникнення різних дефектів у виробі.

Для запобігання утворення тріщин при охолодженні відливки деталі потрібно забезпечити її вільну усадку у формі. При переході від товстої стінки до тонкої через різній швидкості охолодження можуть виникнути тріщини. Щоб уникнути цього у шнеку передбачений плавний перехід між ними, як показано на рисунку 2.2.

Рис. 2.2 - Конструкційні міри запобігання утворенню тріщин у відливці.

При конструюванні шнека обрана найбільш проста конфігурація відливки. Однак конструкція деталі не дозволяє модель майбутньої відливки робити нероз'ємною. Тому при виготовленні форми деталь буде розташовуватися в нижній полуформі, де якість і точність лиття завжди вище.

Так як модель доводитися робити розґємною, то кількість роз'ємів має бути мінімальна, а самі вони повинні бути простими, тому що в іншому випадку втрачається точність розмірів виробу і ускладнюється застосування формувальних машин.

У місці кріплення шнека до корпусу передбачається наявність отворів невеликого розміру, які раціональніше виконати при подальшій механічній обробці. 

Рис. 2.3 - Креслення шнеку

Розробка технологічного процесу лиття починається з розробки креслення відливки. Вихідним документом для розробки креслення відливки є креслення деталі (рис.2.3). Креслення відливки буде відрізнятися від креслення деталі наступними параметрами:

1. Припуск на механічну обробку - це додатковий шар металу (на сторону), який буде видалено в процесі подальшої механічної обробки відливки, з метою забезпечення необхідної точності і чистоти (шорсткості) поверхні. Величина припуску на механічну обробку регламентується ГОСТами і залежить від матеріалу відливки, від її розмірів і від розташування відливки у формі. Чим більше усадка і розміри виробу, тим більше припуск. Оскільки якість відливки в нижній частині форми вище, ніж у верхній, де скупчуються багато ливарних дефектів (шлакові включення, газові бульбашки і т. д.), то припуск для верхньої частини відливки буде більше, ніж для нижньої і бічних частин.

2. Технологічний припуск - служить для спрощення і полегшення процесу виготовлення відливки.

Креслення відливки повинно мати технологічні вказівки з виготовлення відливки:

а) лінія роз'єму моделі з зазначенням верху і низу по розташуванню її у формі;

б) лінія роз'єму стрижня;

в) місце підведення живильника у формі;

г) розташування базової поверхні, від якої здійснюється розмітка;

д) розташування і конструкція прибутку;

д) точність і шорсткість поверхні відливки у відповідності з технічними умовами;

Лінію роз'єму встановлюють виходячи з наступного:

а) оброблювані поверхні відливки повинні знаходитися внизу для отримання більш чистої і щільної поверхні;

б) більш високу частину моделі слід встановлювати в нижній полуформі;

в) забезпечення більш легкого вилучення моделі з форми;

г) забезпечення точності розмірів відливки;

д) неприпустимість криволінійного роз'єму;

Так як відливки, виготовлені в одній полуформі, мають більшу точність, то по можливості слід проектувати нероз'ємні моделі.

На кресленні відливки вказують розпізнавальні дані: марка сплаву, маса відливки, місце таврування і т. д.

Креслення відливки містить контури і розміри креслення деталі, поверх яких виконується креслення відливки. На кресленні відливки викреслюють в тонких лініях і штрихують всі елементи (отвори, западини, уступи, виточки) які не виконуються при литті. Всі розміри креслення відливки збільшують на величину лінійної усадки. Разом з розробкою креслення моделі та її виготовленням, здійснюється розробка креслень та виготовлення модельного комплекту.

Послідовність виготовлення ливарної форми наведена на рисунку 2.4.

На підмодельную плиту встановлюють полуопоку і на неї наповнювальну рамку, висота якої відповідає ступеню ущільнення формувальної суміші у формі. Наповнювальна рамка це пристосування, яке встановлюється на ливарну опоку для отримання додаткової кількості суміші до ущільнення її в опоці.

Для шнека використовують роз'ємну модель, тому на подмодельную плиту встановлюють нижню полумодель, потім засипають формувальну суміш у опоку і рамку, ущільнюють її.

Формувальну суміш ущільнюють різними способами: вручну за допомогою трамбування і машинами. Машинна трамбування може здійснюватися пресуванням, струшуванням.

Наповнювальну рамку знімають, полуопоку з утрамбованої формувальної сумішшю перевертають на 180 ° і на нижню половину моделі встановлюють верхню половину моделі і модель літніковойсистеми. Потім поверхню роз'єму нижньої півформи посипають тонким шаром розділового піску, для того, щоб після утрамбування можна було б розділити півформи без їх руйнування. Потім встановлюють другу полуопоку і наповнювальну рамку.

Після чого насипають формувальну суміш і знову утрамбовують. Далі, з ущільненої формувальної суміші видаляють модель литникової системи. Потім полуопокі роз'єднують, витягують полумоделі, виправляють дефекти, якщо вони виникли, і встановлюють стрижні.

На нижню полуформу встановлюють верхню, їх скріплюють між собою.

Зібрана форма піддається сушінню. Вони висушуються пропусканням через форму вуглекислого газу. Використовуються також текучі самотвердіючі суміші, для яких не потрібна трамбування. Потім у висушену форму заливають розплавлений метал.

При виробництві великих серій виробів може застосовуватися напівавтоматичні формувальні машини (до300 форм на годину).

Рис. 2.4 - Послідовність виготовлення відливки.

Ливарний сплав розплавляють в плавильних печах. Орієнтовно приймається наступна температура заливання розплаву, яка для сплаву АК7п становить 720 ° С; АК9п 710° С; АК12 700° С. Заливка здійснюється за допомогою ковша.

При заливанні форма піддається тиску рідкого металу, який прагне підняти верхню опоку, що може призвести до утворення щілини і виливання розплаву. Для запобігання цього полуопоки скріплюють скобами або зверху кладуть вантаж.

Після затвердіння сплаву і його охолодження відливку шнека з форми видаляють (вибивають), а форму руйнують.

У литті передбачається технологічний прибуток на довжину з боку кріплення шнека до корпусу, де надалі проводитиметься токарне оброблення. Для зняття внутрішніх напружень відливку піддають штучному старінню.

Далі шнек піддають токарній чорновій і токарній кінцевій обробці [9.].

2.3 Контроль якості. Поняття про якість

Основним документом, відповідно до якого проводять контроль, є креслення виробу, а також державні стандарти, стандарти підприємств та інші документи, що регламентують виготовлення. Виріб повинен мати конфігурацію і розміри, відповідні кресленням. Воно не повинно мати зовнішніх і внутрішніх дефектів. На кресленні вказані розміри, маса, марка сплаву.

У хімічній лабораторії проводять контроль відповідності складу металу деталі паспортних значень. Для шнека контроль хімічного складу регламентують ГОСТом 1583-93[6]: «У алюмінієвих сплавах, призначених для виготовлення виробів харчового призначення, масова частка свинцю повинна бути не більше 0,15%, миш'яку - не більше 0,015%, цинку - не більше 0,3% , берилію - не більше 0,0005%.»

Таблиця 2.1 - Хімічний склад сплавів.

Сплав	Si	Mg	Mn	Cu	Sn	Zn	Be	Pb	As	Fe
АК12п	10…13	-	-	-	-	0,30	0,0005	0,05	0,015	0,7
АК9п	8,0...10,5	0,17...0,30	0,2...0,5	-	-	0,30	0,0005	0,05	0,015	0,6
АК7п	6,0...8,0	0,2...0,4	<0,5	0,2	0,01	0,30	0,0005	0,05	0,015	0,6

При контролі перевіряють стан поверхні і зовнішній вигляд, розміри, механічні властивості, в тому числі твердість металу, хімічний склад, структуру металу (Табл. 2.2).

Таблиця 2.2 - Контроль якості

Властивість	АК7п	АК9п	АК12п	Метод контролю
міцність,ув (МПа)	157 (л) 196 (Т6)	157 (л) 235 (Т6)	147 (л)	Методом іспиту на розтягування, згідно ГОСТ 1497-84. Зразки вирізають із відливки деталі.
відносне подовження, %	2,0 (л) 2,0 (Т5)	2,0 (л) 1,0 (Т6)	2,0 (л, Т2)	Методом іспиту на розтягування, згідно ГОСТ 1497-84. Зразки вирізають із відливки деталі.
твердість, НВ	50 (литий) 60 (Т5)	50 (литий) 70 (Т6)	50	Твердість по Бринелю на деталі з торця ДСТУ ISO 6506-1:2007 «Визначення твердості за Брінеллем. Частина 1. Метод випробування»
корозійна стійкість	Повинна бути забезпечена хімічним складом сплаву.
шорхість, (Rа, мкм)	Rа =0,6	Rа =0,6	Rа =0,6	Візуальне порівняння обробленої поверхні з еталоном неозброєним оком або під мікроскопом, а також по відчуттях при ощупуванні рукою
зносостійкість	Забезпечується твердістю та структурою.
антифрикційні властивості	Забезпечуються структурою та наявністю втулок з мідного сплаву.
макро- та мікро- структура	Евтектика та дендрити б-Al	Евтектика та дендрити б-Al	Евтектика б+в-Si	Макроструктура контролюється візуально; мікроструктура - на мікроскопі на полірованих мікрошліфах.

Контроль стану поверхні, зовнішнього вигляду здійснює контролер ливарного цеху, перевірку інших параметрів ведуть в лабораторіях цеху або заводу.

При контролі стану поверхні і зовнішнього вигляду кожну деталь оцінюють на відповідність її кресленням по конфігурації; перевіряють наявність зовнішніх ливарних дефектів; перевіряють правильність обрубки литників, прибутків, якість зачистки задирок, очищення від формувальної суміші.

При контролі зовнішнього вигляду деталі розсортовують на групи. У першу групу відносять вироби без будь-яких видимих дефектів. Це придатні за зовнішнім огляду. До другої групи відносять деталі з невеликими дефектами, які легко можна виправити, наприклад ті, у яких погано зачищено місце обрубки литникової системи, де не повністю вибиті стрижні. Це придатні деталі, але ще вимагають допрацювання. Третя група - вироби з невеликими дефектами, наприклад перекосами. Придатність таких визначає технолог ливарного цеху, іноді спільно з технологом механічного цеху, однак шнеки з наявністю подібних дефектів є непридатними. Четверта група-що вимагають виправлення браку, заварки тріщин, наварки площині для оформлення необхідного розміру і т. д. Шнеки віднесені до четвертої групи відразу направляють на переплав. До п'ятої групи відносять невиправний брак[10].

Контроль розмірів. Основними причинами невідповідності розмірів виробу, одержуваних у піщано-глинистих формах, є: відхилення розмірів модельного комплекту, знос моделей і стрижневих ящиків, неточність складання форми, пошкодження форми при витяганні моделі або установці стрижня, відхилення температури деталі від заданої при термічній обробці, механічні пошкодження , що виникли при вибиванні, обрубці, очищенню.

Для попередження невідповідності розмірів з вини модельного оснащення останню ретельно перевіряють. Обов'язкова перевірка першої партії деталей, отриманих на новому оснащенні.

Механічні випробування проводять для визначення міцності, пластичності сплавів. Перевірку механічних властивостей проводять на зразках, вирізаних з виробу, або на зразках, виготовлених із спеціально відлитих з того ж металу проб. Мірою міцності служить також твердість метала. Для сплава АК7п ув= 127-196 МПа.

Металографічний аналіз проводять для встановлення структури металу, для контролю розподілу в металі різних кристалічних фаз, перевірки наявності неметалевих включень, пор і т. д. Для аналізу готують зразки зі шліфованої або полірованої поверхнею. Макроаналіз проводять вивченням поверхні шліфа неозброєним оком або при невеликому збільшенні. Мікроаналіз проводять при великому збільшенні, використовуючи оптичні та електронні мікроскопи.

2.4 Обслуговування та утилізація

У процесі експлуатації шнек постійно контактує з їжею, як з м'якою так і твердої, що прискорює його зношення. Тому при частому і інтенсивному використанні виробу необхідно періодично проводити візуальний огляд на наявність дефектів поверхні, тріщин, подряпин.

Після застосування деталь необхідно очистити від залишків продуктів, вимити теплою водою з милом і содою, обдати окропом, поклавши в миску, потім добре витерти рушником поверхню і покласти її, щоб вона просушилась, для запобігання корозії. При необхідності змастити в місцях опорних поверхонь обертання і в місцях зчленування з двигуном, тобто там де деталь зазнає максимальні навантаження тертям.

У разі сильного зносу або поломки, деталь необхідно здати на підприємство, що займається виготовленням даного виду виробів. Де непридатну деталь підданий вторинній переробці і в наслідку отримають нову деталь.

2.5 Аналіз структури та властивостей матеріалу виробу

Розміри і форма виробу

Згідно ГОСТ 20469-95[11], шнек повинен бути однозаходний. Витки шнека дожни бути лівого спрямування з перемінним кроком, який зменшується в напрямку подачі продукту. Перехід гвинтової лінії повинен бути плавним без ступенів. На відливці спостерігається зашліфований надлишок металу у місці площини роз'ємну. Це вказує на необхідність контролю розмірів моделі та якості збірки форми.

Хімічний склад, марка сплаву

Досліджуваний шнек був відлитий зі сплаву АК7п, що використовується, головним чином, для виробництва фасонних відливок, які в свою чергу є основою для виробництва виробів, обладнання, призначеного для безпосереднього контакту з харчовими продуктами. Його состав регламентується ГОСТ 1583-93[6], особливо по вмісту Pb, Zn, As, Be.

Структура сплавів поблизу евтектичного складу залежить більшою мірою від швидкості охолодження, ніж від змісту кремнію: швидке охолодження сприяє утворенню первинного кремнію або алюмінію, повільне збільшує кількість евтектики.

Дрібнокристалічна структура сприяє більшому підвищенню ефекту зміцнення сплаву при термічній обробці, але це підвищення складає всього 10-20% від вихідної міцності, що пояснюється недостатньою легування твердого розчину і крупнокристалічного будовою продуктів його розпаду (частинок кремнію). Ефект термічної обробки також знижується внаслідок сильної гетерогенності структури сплаву[12].

У сплавах злегка доевтектичних і евтектичного складів в немодифікованому стані часто спостерігаються поліедріческіх кристали первинного кремнію, іноді поряд з первинними кристалами кремнію.

У силумінах рівень міцності властивостей в основному визначається трьома структурними характеристиками: об'ємною часткою кремнію, розміром частинок кремнію і середньою відстанню між такими частками. Великий внесок у показники міцності таких сплавів вносить, мабуть, також форма кристалів кремнію, однак відсутність відповідних експериментальних даних не дає в даний час можливості скільки-небудь достовірно оцінити вплив цього чинника.

Поряд з кремнієм, присутнім у структурі силумінів у вигляді самостійної фази, певною мірою на міцність таких сплавів повинен також впливати кремній, що входить до твердий розчин на основі алюмінію. Атомний радіус кремнію (1,3 ?) на 10% відрізняється від атомного радіусу алюмінію (1,43 ?), внаслідок чого атоми кремнію, які заміщають в кристалічній решітці атоми алюмінію, викликають певне викривлення останньої. Однак спотворення кристалічної решітки алюмінію при розчиненні в ньому кремнію порівняно невеликі, у зв'язку з чим значного зміцнення силумінів за рахунок підвищення концентрації кремнію в твердому розчині не відбувається.

Сплав алюмінію марки АК7, як уже писалося вище, відноситься до сплавів на основі системи алюміній-кремній. Це доевтектичний сплав за діаграмою стану (рис. 2.5).

Утворення евтектики залежить від концентрації легуючих компонентів: їх зміст повинен бути більше граничної розчинності в алюмінії. При кристалізації евтектики кремній виділяється у вигляді кристалів голчатої форми, які як би проколюють пластичний твердий розчин. Сплав з такою структурою має низькі механічні властивості. Для подрібнення структури евтектики і розміру кристалів кремнію сплави піддають модифікуванню: у рідкий розплав вводять суміш солей, складається з фториду натрію на 2/3 і третій частині технічної солі NaCl в кількості близько 2,0% від маси розплаву. Після модифікування структура складається з дрібнодиференційованої евтектики. До складу алюмінієвого ливарного сплаву марки АК7 входить легуючий компонент - магній, який підвищує межу механічної міцності в два рази. Це відбувається внаслідок термічної обробки кінцевого виробу, що складається з гартування і штучного старіння деталі.

Рис. 2.5 - Діаграма стану сплавів системы Al-Si

На рисунку 2.5 представлена діаграма стану сплавів системі алюміній-кремній, з якої видно, що розчинність кремнія у твердому алюмінію при температурі 550 С сскладає близько 1,3%, при 25 С - 0,05%.

Макроаналіз дозволяє вибрати ділянки вироби, які вимагають подальшого мікроскопічного дослідження. Макроструктура сплаву при наявних розмірах шнеку та литті в пісок не повинна відрізнятися неоднорідністю (рис. 2.6). Однак, спостерігаються газові та усадкові порожнини, утворення гарячих тріщин.