ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК

§ 3. Литейные свойства сплавов

Для получения отливок в машиностроении наиболее широко приме­няются следующие сплавы: серые, ковкие и высокопрочные чугуны; углеродистые и легированные стали; сплавы цветных металлов на основе алюминия, меди, магния, титана, молибдена и других тугоплавких ме­таллов.

Для получения качественной отливки наряду с механическими, фи­зическими и химическими свойствами литейные сплавы должны обладать определенными технологическими свойствами, основными из которых являются жидкотекучесть, усадка, склонность к ликвации и газопогло­щению.

1. Жидкотекучесть — способность жидкого металла полностью за­полнять щелевидные полости литейной формы и четко воспроизводить очертания отливки. При хорошей жидкотекучести металл заполняет всю полость формы, какой бы сложной она ни была, а при недостаточной — частично, образуя недоливы в узких сечениях отливки. Жидкотекучесть зявйейт от химического состава и температуры заливаемого в форму спла­ва. Фосфор, кремний и углерод улучшают ее, а сера ухудшает. Серый чугун содержит углерода больше, чем сталь, и поэтому обладает лучшей жидкотекучестью. Повышение температуры жидкого металла улучшает жидкотекучесть, и чем выше его перегрев, тем более тонкостенную

отливку можно получить, так как жидко-текучий металл заполняет очень узкие полости формы. Минимально возможная толщина стенки отливки для различных литейных сплавов (ввиду их разной жидкотекучести) неодинакова и состав­ляет для отливок из серого чугуна: мел­ких — 3—4 мм, средних — 8—10 мм, крупных — 12—15 мм; для отливок из стали — соответственно 5—7 мм, 10— 12 мм и 15—20 мм. Жидкотекучесть металла определяют технологической пробой в виде спирали, длину которой принимают за меру жидкотекучести металла. Заливая металл при различных температурах перегрева, находят опти­мальную температуру заливки формы для данного сплава.

2. Усадка — уменьшение объема металла и линейных размеров от-
ливки в процессе ее кристаллизации и охлаждения в твердом состоянии.
Различают объемную и линейную усадки.

Объемная усадка сопровождается уменьшением объема металла при кристаллизации, и поэтому в массивном сечении отливки может образо­ваться усадочная рыхлота (пористость) или концентрированная усадоч­ная раковина 1 (рис. III.2), так как массивное сечение кристаллизуется последним и в этом сечении не хватит металла. Устраняют усадочную ра­ковину установкой прибыли 2 или холодильников 3 (рис. III.2) в масив-ном сечении. Прибыль, имея большее сечение, кристаллизуется медлен­нее отливки и поэтому будет питать ее жидким металлом при кристал­лизации, а усадочная раковина перемещается в прибыль, которую отрезают.

Линейная усадка сопровождается уменьшением линейных размеров при охлаждении затвердевшей отливки. Стержни и формовочная смесь оказывают сопротивление линейной усадке металла. В результате в от­ливке возникают внутренние напряжения, которые могут привести к короблению и даже к образованию горячих окисленных трещин. Для умень­шения сопротивления линейной усадке формовочные и стержневые смеси делают податливыми (см. § 7). Величина линейной усадки литейных спла­вов различна и равна: для серого чугуна — 1 %, для углеродистой стали — 2, для цветных сплавов — в пределах 1,3—1,8 %. Линейную усадку учи­тывают при изготовлении модели, увеличивая ее размеры, по сравнению с отливкой на величину линейной усадки соответствующего сплава.

3. Ликвация — неоднородность химического состава сплава по сече­нию отливки. Различают зональную и дендритную ликвации. Зональная ликвация создает химическую неоднородность в объеме всей отливки; дендритная — в пределах одного зерна (дендрита). Неоднородность химического состава и структуры по сечению приводит к неоднородности механических свойств отливки. Для" уменьшения ликвации увеличивают скорость охлаждения отливки.

4. Газопоглощение — способность литейных сплавов в жидком со­стоянии растворять кислород, азот и водород, причем их растворимость растет с перегревом расплава. В литейной форме газонасыщенный рас­плав охлаждается, понижается растворимость газов, и они, выделяясь из металла, могут образовать в отливке газовые раковины. Поэтому формо­вочная и стержневая смеси должны иметь хорошую газопроницаемость.

Итак, технологичные литейные сплавы должны обладать хорошей жидкотекучестью, малой усадкой и не ликвировать.