Литейные свойства сплавов

Выбор способа изготовления отливки во многом зависит как от очертаний отливки, и количества, подлежащего изготовлению, так и от способностей литейных свойств того или иного сплава.

Литейные свойства – понятие общее: оно включает комплекс физико-химических свойств сплавов, характеризующих их поведение в разных условиях изготовления отливок.

Дальше мы рассмотрим лишь те важнейшие из них, которые могут оказывать разное влияние в условиях получения отливок обычным способом и центробежным. К ним относим: жидкотекучесть, усадку и ликвацию. Здесь же рассмотрим и вопросы отбела, как вытекающие из условий охлаждения отливок.

Жидкотекучесть. Жидкотекучестью называется способность расплавленного металла заполнять полость литейной формы и давать точные очертания отливки.

Жидкотекучесть сплава зависит от его химического состава, температуры нагрева, материала и конфигурации формы. Известны элементы, наибольшее увеличение содержания которых улучшает или, наоборот ухудшает жидкотекучесть сплава. Например, увеличение углерода и фосфора в чугуне и стали улучшает их жидкотекучесть, а увеличение серы – ухудшает. Повышение температуры уменьшает вязкость жидкого сплава и облегчает заполнение формы. Понятно, что жидкий металл лучше заполняет песчаные формы, чем металлические, поэтому для каждого способа изготовления отливок устанавливают свои особые требования к жидкотекучести сплава.

Усадка. При затвердевании жидкого металла и последующем охлаждении отливки уменьшается его объем. Это общее уменьшение объема отливок и, следовательно, их литейных размеров называется усадкой.

Чтобы отливки имели требуемые размеры, полость формы должна быть больше на величину усадки.

Для большинства литейных сплавов свободная литейная усадка составляет от 1 до 3%. В связи с этим размеры моделей стержневых ящиков увеличивают в соответствии с усадкой отливаемого сплава.

Размеры отливки простой формы (например, плоской плиты) при охлаждении сокращаются равномерно и беспрепятственно. Такая усадка называется свободной.

В практике свободная усадка встречается в очень редких случаях, при отливке деталей простейшей формы. В действительности отливки имеют сложную форму, выступающие части и внутренние полости, которые образовываются стержнями.

Материал литейной формы и стержней препятствует равномерному сокращению размеров такой сложной отливки.

Усадка отливки, протекающая в описанных условиях, называется затрудненной.

Затрудненная усадка вызывает внутренние напряжения в отливке, которые могут привести к образованию в отливке трещин.

Залитый в форму металл затвердевает постепенно. Поверхность отливки покрывается корочкой застывающего металла в течение нескольких секунд, и дальнейшее затвердевание жидкого металла происходит внутри этой корки.

Слой затвердевающего металла будет увеличиваться от поверхности отливки, к ее середине. Если сечения отливки неодинаковы и остывают с разной скоростью, то сечение тонкие, остывающие быстрее, будут отсасывать металл из толстых сечений и получаются плотными. В толстых сечениях отливки вследствие этого не хватает металла на формирование сердцевины сечения, и там образуются рыхлости или раковины, называемые усадочными.

Чтобы избежать усадочной рыхлости или раковины, применяются особые способы питания отливки жидким металлом и регулирования скорости ее охлаждения, при которых усадочные пороки выводятся либо в неответственное место отливки, либо в специальный прилив (прибыль), который затем удаляется.

Ликвация. В твердом состоянии большинство сплавов состоит из зерен (кристаллов) различного химического состава, свойств и удельного веса. Кроме того, составляющие сплава имеют разные температуры затвердевания, Происходит это потому, что сплав затвердевает обычно не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур. Кристаллы, последовательно выпадающие в интервале температур затвердевания , отличаются друг от друга по химическому составу. Чем раньше выпал кристалл, тем меньше примесей от содержит. Естественно, что остающаяся часть жидкого сплава все время обогащается примесями и остаток жидкости, застывающий последним, содержит наибольшее количество примесей.

Такое изменение химического состава кристаллов и жидкого сплава в ходе затвердевания называется ликвацией.

Ликвация тем сильнее, чем медленней остывает сплав. Ликвация может быть значительно уменьшена ускорением затвердевания сплава; при этом не успевает происходить ни перераспределение примесей между выпадающими кристаллами и остающимся жидким сплавом, ни осаждение тяжелых кристаллов.

Особенно резко проявляется ликвация в цветных сплавах. Например, в свинцовистых бронзах наиболее заметна ликвация свинца потому, что его удельный вес равен 11,3г/см3, что намного больше среднего удельного веса сплава (порядка 8,6 г/см3).

В сталях и чугунах интенсивней других примесей ликвируют фосфор и сера в виде соединений с железом (фосфидов и сульфидов). В последние порции застывающего металла вытесняются также неметаллические (шлаковые) включения и газы, не успевшие выделиться из застывшего сплава.

Машиностроительный завод "Автолитмаш" занимается выпуском следующей продукции: