Относительное удлинение ( , % ) характеризует пластичность сплавов , т.е. эта величина пластической деформации , предшествующая разрушению детали /7/ .

Жесткость металла характеризуется модулем упругости и является характеристикой того , как нагрузка , приложенная извне ,изменяет межатомные расстояния . Чем меньшую деформацию вызывает напряжение , тем жестче материал .

Ударная вязкость КСU показывает порог хладноломкости ,т.е. значение вязкости и характеризует надежность конструкционного материала./7/.

Предел выносливости ( ) - наибольшее напряжение , которое выдерживает металл в течении заданного числа циклов нагружения.

Износостойкость сплавов , сопротивления разрешению при эксплуатации детали зависит от их твердости . Твердость - сопротивление материала проникновению в него другого твёрдого тела /1/.

Итак механические характеристики : , , KCU, , HB, E - является необходимыми характеристиками для обеспечения качественных отливок. Обычно сопротивление деформации объединяет общие понятия прочность, а сопротивление разрушению - надежность. Высококачественный конструкционный материал должен быть одновременно прочным , надежным и долговечным. Следовательно ,все механические характеристики определяют конструкционную прочность детали /7/ .

Для получения качественных отливок необходимы хорошие технологические свойства , а именно жидкотекучесть , линейная, усадка возникающие в отливке.

Жидкотекучесть - свойство металла заполнять форму и получить четкие отпечатки в области жидкого и жидкотвердого состояния . Жидкотекучесть зависит от химического состава, вязкости, плотности, температурного интервала кристаллизации , содержание газов, окислов и неметаллических включений. Жидкотекучесть чугунов зависит от C и Si/

Усадка - изменение объёма и линейных размеров во время затвердевания и охлаждения /8/.

В чугунах содержание С находится в пределах 3,2 - 3,7 % .Чем выше содержание С , тем больше образуется графита и тем ниже его механические свойства. В тоже время для обеспечения высоких литейных свойств ( хорошей жидкотекучести ) должно быть не менее 2,4 % С .

Si , содержание которого от 2,9 - 2,3 % , оказывает большое влияние на строение , а следовательно , на свойства чугунов. Si способствует процессу гравитации , действуя в том же направлении , что и замедление скорости охлаждения .От этих двух факторов зависит металлическая основа чугуна. В сером чугуне СЧ 15 структура металлической основы состоит Ф + П .В этом чугуне весь углерод находится в виде графита . СЧ 18 имеет структуру Ф + П + Г пл . Количество Mn в чугуне не должно превышать 1,25 - 1,4 % . Mn препятствует графитизации , т.е. затрудняет выделение графита. S - вредная примесь , ухудшающая механические и литейные свойства чугуна . S образует сульфиды или их твердые растворы.

Содержание Р в сером чугуне 0,2 % . При повышении содержании Р в сером чугуне образуются твердые включения фосфидной эвтектики. Эвтектики улучшает литейные свойства чугунов. Чем меньше графитных включений , чем они мельче и больше степень их изолированности , тем выше прочность чугуна. Графитные включения разделяют металлическую основу , нарушая сплошность металлической основы, делают чугун малочувствительным к всевозможным концентратам напряжения. Графит повышает износостойкость и антифрикционные свойства чугуна , в следствии собственного “смазывающего действия”. Графит улучшает обрабатываемость резаньем . делая стружку ломкой. Но присутствие графита уменьшает сопротивление отрыву ,временное сопротивление и особенно сильно пластичность чугуна . = 0,5 % при растяжении. Графитные включения мало влияют на снижение твердости и при сжатии , величина их определяется структурой металлической основы . Разрушающая нагрузка при сжатии в 3-5 раз больше , чем при растяжении. Поэтому чугун рекомендуется использовать преимущественно для изделий , работающих на сжатие /1/.

В таблице 1.1. показан химический состав силуминов АЛ 2 , АЛ 4 и АЛ 9 . В АЛ2-10 .12%Si; в АЛ9-7 .8%Si; в АЛ4-от 8 до 10 % Si. Кроме того этот материал должен иметь высокие литейные свойства как у серого чугуна . К таким материалам относятся литейные алюминиевые сплавы.

Учитывая всё выше сказанное о чугунах СЧ 15 , СЧ 18 целесообразно рекомендовать для изготовления картера шестерен силумины : AL - Si и Al - Si - Mg . В справочниках /9/ ,/6/ рекомендованы для корпусных деталей картеров шестерен , разнообразных крышек использовать силумины ( алюминиевые литейные сплавы ) АЛ 2 ; АЛ 4 ; АЛ 9 .

Сплав АЛ 2 склонен к газовой пористости. Механические свойства сплава средние. Термической обработкой АЛ 2 не упрочняется . Такое количество Si позволяет иметь состав сплава близкий к эвтектическому ( 11,6 % ) . Поэтому силумины отличаются высокими литейными свойствами, а отливки из силумина - большей плотностью. В сплаве АЛ 2 кроме эвтектики

присутствуют кристаллы кремния игольчатой формы, которые играют роль внутренних разрезов и такой сплав будет обладать низкими механическими свойствами. Для измельчения структуры эвтектики устранения избыточных кристаллов кремния силумины модифицируют Na . Na смещает линии диаграммы состояния Al - Si и заэвтектический сплав АЛ 2 становится доэвтектическим. Вместо избыточного Si появляются кристаллы @- раствора . Сплавы АЛ 4 и АЛ 9 легируются Mg для упрочнения . Упрочняющие фазы Mg2 Si. Была установлена целесообразность введение небольших количеств Mn , Mg, Cu, Be для упрочнения бинарного сплава Аl - Si термической обработкой . Наибольший эффект на термическую обработку силумина оказывает Mg /9/ . При содержании Si до 9% и Mg до 0,7 % увеличивается эффект термической обработки. Однако пластичность силуминов с повышением Si падает . Кроме того, количество неметаллических включений и газовая пористость в силуминах прямо пропорциональны содержанию Si в сплаве. Поэтому сплав АЛ 9 применяется чаще чем АЛ4 , так как применение АЛ 9 связано с меньшими технологическими трудностями. Введение добавок Mn , Cr , Be проводится для нейтрализации вредного влияния железа.

В таблицах от 1.2. до 1.7. показаны механические и технологические свойства рекомендуемых чугунов и алюминиевых сплавов . Из этих таблиц видно , что временное сопротивление СЧ 15 , СЧ 18 и силумин АЛ 2 одинаковы = 150 - 180 Мпа ; у АЛ 4 и АЛ 9 выше = 2000-260 Мпа . Модель упругости (Е) так же выше у алюминиевых сплавов. Обрабатываемость резаньем хуже у алюминиевого сплава ,чем у чугуна.

Картер шестерен получают литьем в песчаную форму , поэтому важными характеристиками являются технологические свойства. Отливки должны иметь высокую жидкотекучесть так как качественная отливка сложной конфигурации зависит от жидкотекучести сплава и от способности заполнять форму при минимальной температуре. Жидкотекучесть у алюминиевых сплавов и у серого чугуна высокие. Кроме жидкотекучести важной характеристикой является усадка - изменение объёма и литейных размеров сплавов во время затвердевания и охлаждения. Из таблиц видно . сто литейная усадка силумина чуть выше чем у серого чугуна . У силуминов литейная усадка 0,8 - 1 % , а у серого чугуна 0,8 - 1,2 % . Объёмная усадка характеризует склонность сплава к усадочным дефектам ( раковины , пористость ) . Объёмная усадка ниже у алюминия , чем у серого чугуна . Плотность алюминиевого сплава ниже чем у серого чугуна . Герметичность алюминиевого сплава высокая. Алюминиевые сплавы при отливках не склонны к образованию горячих трещин .