Литейные свойства сплавов

Отливки можно получить только из сплавов, обладающих определёнными литейными свойствами. К ним относятся:

1. Высокая жидкотекучесть

2. Малая усадка

3. Небольшая склонность к образованию литейных напряжений, образованию газовых раковин, и пористости отливок

4. Незначительная ликвация и мелкокристаллическое строение

Жидкотекучесть – это способность сплава в жидком состоянии заполнять литейную форму и воспроизводить контуры её полостей. Она определяется химическим составом сплава и технологическими параметрами процесса, то есть температурой заливки, скоростью охлаждения и т.д.

У конструкционной стали и чугуна, жидкотекучесть уменьшается с увеличением содержания серы и возрастает с увеличением содержания фосфора и кремния.

При сравнительной оценке по величине жидкотекучести все сплавы можно разделить на 3 группы: с высокой, средней и пониженной жидкотекучестью.

К 1-й группе относятся алюминиевые сплавы, содержащие кремний, безоловянные (бериллиевые) бронзы и т.д.

Ко 2-й группе можно отнести сплавы алюминия с медью и магнием, углеродистые стали, низколегированные.

К 3-й - магниевые сплавы.

Усадка. Под усадкой понимают изменение (уменьшение) линейных размеров и объёма жидкого сплава в форме при затвердевании.

Различают объёмную усадку (y_о) и линейную усадку (y_л):

При охлаждении отливок, выступающие части формы, стержни препятствуют свободной усадке, поэтому на практике пользуются значениями литейной усадки. Так, например, литейная усадка низколегированных и низкоуглеродистых сталей составляет 1,82%, при линейной, равной 22,4%.

Величина усадки зависит от химического состава сплава. В алюминиевых сплавах усадка повышается с увеличением содержания меди и магния и понижается с увеличением содержания кремния.

Для компенсации усадки, её необходимо учитывать при проектировании размеров литейной формы.

Затвердевание некоторых сплавов в форме может сопровождаться образованием усадочных полостей и раковин. Для предупреждения этого необходимо обеспечивать достаточное питание отливки путём повышения сечения питателей литниковой системы (каналы, по которым расплавленный металл поступает в форму).

Из-за наличия в рабочей полости литейной формы выступов, ограничивающих свободную усадку, в отливке могут образоваться усадочные напряжения. Кроме того, за счёт разницы толщины отельных участков отливки, температурное изменение по её объёму происходит неравномерно, что является причиной появления внутренних температурных напряжений. Помимо этого, вследствие разности объёмов отдельных структурных образований металла, на их границах при охлаждении могут появиться межкристаллические напряжения. В совокупности, все эти напряжения могут служить причиной появления трещин в отливке.

Для снижения внутренних напряжений, предусматривают равномерность сечения отливки без резких переходов, а также последующую термообработку.

Расплавленный металл поглощает из окружающего пространства водород, кислород и другие газы. При этом, чем выше температура сплава, тем интенсивнее происходит газопоглощение. Избыточность газов может привести к появлению газовых полостей и пористости отливки. Для уменьшения газопоглощения, плавку ведут под слоем флюса в среде защитных газов с использованием хорошо просушенных материалов. Целесообразно увеличивать газопроницаемость литейных форм, снижать влажность формовочных смесей.

При затвердевании происходит выравнивание химического состава по объёму отливки. Этот процесс происходит медленно, поэтому в отдельных частях отливки может наблюдаться химическая неоднородность, называемая ликвацией. Ликвация уменьшается с понижением температуры и скорости заливки, а также при ускорении затвердевания.

Структура (строение) сплавов оказывает существенное влияние на их свойства. Предпочтительной является мелкокристаллическая структура. Уменьшение размеров зёрен достигается понижением температуры и скорости заливки, а особенно повышением скорости затвердевания сплавов.

══════════════════════════════