5.6. Линейная усадка некоторых сплавов

Сплавы	Категория отливки	Усадка, %
Чугуны:
серые	Мелкие	1,0..1,25
	Средние	0,75...1,0
	Крупные	0,5...0,75
модифицированные
и легированные	—	1,0..1,25
высоколегированные	—	1,25...1,75
высокопрочные	—	0,5...1,25
ковкие белые Стали углеродистые	Мелкие	0,5...2,0 1,5...2,0 1,8...2,2
	Средние	1,6...2,1
	Крупные	1,4...1,8
Бронзы:
оловянные безоловянные и латуни	— Мелкие	1,0...1,2 1,4...1,6
	Средние	1,0...1,4
	Крупные	0,8... 1,2
алюминиевые	—	1,2...1,8
Алюминиевые и магниевые
сплавы	Мелкие	0,8... 1,2
	Средние	0,5...1,0
	Крупные	0,3...0,8

Примечание. Большие значения усадки относятся к простым отливкам со свобод­ной усадкой, а меньшие — к сложным отливкам с затрудненной усадкой.

формы; l_от, V _oт — линейный размер и объем отливки при темпера­туре 20 °С.

Линейная и объемная усадки связаны соотношением

ε_об ≈ Зε_лин (5.4)

На усадку (табл. 5.6) влияют химический состав сплава, тем­пература его заливки, скорость охлаждения сплава в форме, кон­струкция отливки и литейной формы. Так, усадка серого чугуна уменьшается с увеличением содержания углерода и кремния, алю­миниевых сплавов — с повышением содержания кремния. Увели­чение температуры заливки и скорости отвода теплоты от залитого в форму сплава приводит к возрастанию усадки отливки.

При охлаждении отливки происходит механическое и терми­ческое торможение усадки. Механическое торможение возникает вследствие трения между отливкой и формой. Термическое тормо­жение обусловлено различными скоростями охлаждения отдельных частей отливки. Сложные по конфигурации отливки подвергаются совместному воздействию механического и термического тормо­жений.

Помимо искажения линейных размеров усадка в отливках про­является в виде усадочных раковин, пористости, трещин и коро­блений. При правильном учете усадочных процессов затвердевание отливки должно идти снизу вверх с образованием концентриро­ванной усадочной раковины (рис. 5.2). В противном случае в теле отливки образуется усадочная пористость.

Ликвация — это неоднородность строения в различных частях отливки. Возможна ликвация по химическому составу (зональная или дендритная), по плотности, неметаллическим включениям и другим факторам.

Зональная ликвация представля­ет собой химическую и другие не­однородности в объеме всей отлив­ки; дендритная — в пределах одного зерна (дендрита). Склонность к ли­квации зависит от химического состава сплава, скорости охлажде­ния сплава и размеров отливки.

Неоднородность химического со­става и структуры по сечению при­водит к неоднородности механиче­ских свойств отливки. Для умень­шения ликвации увеличивают скорость охлаждения отливки.

Склонность к газопоглощению – это способность литейных сплавов

Рис. 5.2. Схема процесса кристаллизации отливки:

1 — усадочная раковина; 2 — прибыль; 3 — отливка; 4 — место сосредоточения

усадочной пористости

в жидком состоянии растворять кислород, азот и водород. Их рас­творимость растет с перегревом расплава (температуры залив­ки). Движение металла в форме мелкими струйками или турбу­лентными потоками также способствует повышению растворимости газов. При охлаждении в литейной форме газонасыщенного рас­плава растворимость газов понижается и они, выделяясь из ме­талла, могут образовать в отливке газовые раковины.

Механические свойства отливок

Механические свойства литого металла всегда хуже, чем дефор­мированного, из-за более крупного размера зерна, неоднородности структуры, возможной пористости и других литейных дефектов. В связи с особенностями кристалли­зации механические характеристикинеоднородны по сечению отливки. Металл у поверхности обладает большей твердостью и прочностью, чем в осевой зоне поперечного се­чения.

Рис. 4.3. Зависимость предела проч­ности σ_в серого чугуна от толщины стенок отливки s: (А — область отбела)

4.7. Механические свойства и плотность бронзовой отливки

Прочность литой заготовки зави­сит от температуры заливки, толщи­ны стенки, способа изготовления и характера охлаждения отливки в форме. Существует оптимальная температура заливки, обеспечиваю­щая наиболее высокую прочность благодаря достижению благоприят­ных данных в условиях жидкотекучести и скорости охлаждения. С увеличением толщины стенки из-за замедления скорости охлаждения предел прочности литого металла уменьшается (рис. 5.3), а общая прочность заготовки повышается

непропорционально увеличению толщины ее стенок. Подобным же образом, изменяя скорость охлаждения, оказывает влияние на прочность заготовки и способ ее изготовления (табл. 5.7).