Литейные свойства сплавов

Категория:
Литейное производство


Литейные свойства сплавов

К важнейшим литейным свойствам сплавов относятся: жидко-гекучесть, усадка, склонность к образованию литейных напряжений, мелкокристаллическое строение и др.

Жидкотекучесть. Способность сплавов полностью заполнять литейную форму и после затвердевания давать на поверхности отливки рельефные контуры полостей формы называется жидко-текучестью. Высокая жидкотекучесть не только положительно влияет на заполнение формы, но и способствует получению плотных высококачественных отливок.

Жидкотекучесть чугуна, медных и алюминиевых сплавов определяют на спиральной пробе (рис. 1, а) постоянного трапецеидального сечения, которая состоит из спирали 1, имеющей на верхней поверхности выступы, отстоящие друг от друга на 50 мм, стояка с воронкой и выпора. Жидкотекучесть стали и магниевых сплавов принято определять по прутковой пробе (рис. 1, б).

О жидкотекучести сплава судят по длине заполненной части полости формы.

Жидкотекучесть сплавов увеличивается с повышением температуры перегрева сплава. Однако заливать формы металлом при очень высокой температуре не рекомендуется, так как при заливке форм она может вызвать брак по усадке, трещинам и прнгару

Формовочной смеси. Поэтому температура перегрева сплава должна быть умеренно высокой. Жидкотекучесть сплава также заметно изменяется в зависимости от содержания элементов, входящих в состав сплава.

Например, жидкотекучесть чугуна возрастает при увеличении содержания (до известного предела) углерода, кремния и фосфора. Марганец не оказывает заметного влияния на жидкотекучесть; при содержании серы в количестве более 0,15% жидкотекучесть чугуна понижается.

Существенное влияние на жидкотекучесть бронзы оказывают олово и цинк: чем больше этих элементов, тем выше жидкотекучесть.

Рис. 1. Пробы для проверки жидкотекучести сплавов: а — спиральная; б—прутковая

Жидкотекучесть алюминиевых сплавов повышается при увеличении содержания кремния, а магниевых сплавов — при увеличении содержания алюминия.

Усадка. Уменьшение объема и линейных размеров отливки в процессе охлаждения жидкого сплава в форме и при последующем охлаждении вне формы называется усадкой.

Усадку обычно выражают в процентах по отношению к первоначальному объему жидкого сплава (объемная усадка) или первоначальным размерам в полости формы (линейная усадка).

При остывании отливки в форме выступающие части последней — болваны, стержни и т. д. — препятствуют усадке отливок.

Литейные напряжения. В процессе охлаждения отливки в форме в ней возникают проходящие и остаточные напряжения, способствующие образованию трещин, уменьшению прочности, короблению Литейные напряжения связаны с неравномерной усадкой отливки — усадочными напряжениями, неодинаковой скоростью охлаждения ее различных частей — тепловыми напряжениями и изменением кристаллического строения отливок — фазовыми напряжениями

Как указывалось выше, усадке всегда в той или иной степени препятствуют выступающие части формы, в связи с чем в разных частях отливки получается неравномерная усадка. Кроме того, охлаждение отдельных частей отливки происходит неодинаково: тонкие части охлаждаются быстрее, а толстые гораздо медленнее

При таком неравномерном охлаждении отдельных частей отливки также возникают напряжения.

В некоторых сплавах в процессе охлаждения изменяются структура и размеры отдельных зерен, что вызывает увеличение или уменьшение объема отливок. Эти изменения в толстых и тонких частях отливки совершаются в разное время.

Все эти явления вызывают в отливках литейные напряжения, которые могут привести к образованию трещин.

Горячие трещины в отливках образуются при высоких температурах (например, у белого чугуна при температуре 1050-1100 °С). При таких температурах сплавы имеют низкие механические свойства, и достаточно небольшого препятствия усадке, чтобы в отливке образовались трещины. Горячие трещины имёют темную, окисленную поверхность, а холодные появляются при сравнительно низких температурах. Они имеют меньшие размеры и чистую, неокисленную поверхность.

Для предотвращения горячих трещин наиболее важно устранить факторы, препятствующие усадке, а толстостенные отливки следует заливать при пониженной температуре и с меньшей скоростью. Устранение как горячих, так и холодных трещин достигается созданием равномерных сечений в отливках — без резких переходов между их отдельными частями.

Большая часть литейных напряжений может быть устранена путем тепловой обработки отливок — медленного нагрева их в печи до определенной температуры и последующего охлаждения. Например, для снятия литейных напряжений в чугунных отливках их нагревают до температуры 500—550 °С, выдерживают при этой температуре в течение 4—6 ч, охлаждают с печью до 200—250 °С и далее – на воздухе.

Строение (структура) сплава. Наилучшие свойства имеют спчавы в том случае, когда их структура получается мелкокристаллической и без промежуточных пленок, ослабляющих связь между отдельными кристаллами (или их группами).

Чтобы придать сплаву мелкокристаллическую структуру, в него вводят особые добавки — модификаторы. Наибольшее распространение имеют следующие добавки: для полусерого чугуна — кремний, для серого чугуна — магний, для силумина — натрий и т. д.

Ликвация. При затвердевании сплава, залитого в форму, на протяжении всего времени остывания происходит процесс выравнивания химического состава отливки по всему ее сечению. Однако этот процесс происходит медленно, вследствие чего в отдельных частях отливки, а также в отдельных зернах сплава наблюдается химическая неоднородность, которая называется ликвацией. Обычно ликвация характеризуется тем, что отдельные составляющие сплава, имеющие неодинаковую плотность и различные температуры затвердевания, отделяются от основной массы сплава как в жидком состоянии, так и при его затвердевании. Ликвация уменьшается при понижении температуры и скорости заливки, а также при ускорении затвердевания отливки.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум