Требования к конструкции литых заготовок

Дня получения отливок при любом способе литья необходима литейная форма, кото­рая определяет наружные и внутренние контуры отливок. Литейные формы изготавливают из различных материалов и в зависимости от свойств последних подразделяют на две группы: разо­вые и постоянные. Разовые формы используют для получения одной отливки, при извлечении которой форму разрушают. Дня изготовления разовых форм применяют песчано-глинистые, песчано-масляные, термореактивные и другие формовочные смеси. Разовые формы могут быть сухими и сырыми. По толщине стенок их подразделяют на толстостенные (толщина стенок25— 250 мм и более), тонкостенные и оболочковые (толщина стенок 5 —10 мм). К разовым формам относятся также неразъемные формы, используемые, в частности, при литье по выплавляемым моделям. Постоянные металлические формы широко используют в серийном и массовом произ­водстве отливок, в основном из цветных металлов и сплавов. Материалом для этих форм могут быть чугун, сталь или алюминиевые сплавы. Постоянные формы применяют при специальных способах литья — кокильном, центробежном, под давлением и др.

При всех способах литья (за исключением литья по выплавляемым моделям) форма имеет один или несколько разъемов. При выборе литейной формы исходят из назначения, ха­рактера отливок и серийности их выпуска.

Конструкция литейной формы и материал, из которого она изготовлена, оказывают большое влияние на характер формирования отливок и на их качество. Материал формы дол­жен обладать достаточной податливостью, хорошо противостоять статическому и динамическо­му воздействиям жидкого металла. Формирование основных свойств отливки (плотности, струк­туры, механических свойств, стабильности размеров и параметров шероховатости поверхности) обусловлено протеканием процессов взаимодействия металла отливки и формы в процессе за­ливки формы, затвердевания и охлаждения отливки.

Процесс затвердевания в значительной степени зависит от условий теплообмена меж­ду металлом и формой. Отличительная особенность разовых форм — их низкая по сравнению с металлом отливки теплоаккумулирующая способность. Процессы кристаллизации и охлажде­ния протекают в естественных условиях медленно, в результате чего структура отливок стано­вится неравномерной; поэтому наиболее плотный и качественный металл с наилучшими меха­ническими свойствами, расположен вблизи от поверхности отливки; в центральных слоях структура крупнозернистая, механические свойства пониженные. Повышенная скорость охлажде­ния способствует улучшению качества отливки, структура получается более мелкозернистой, что существенно повышает механические свойства отливки.

Охлаждение жидкого металла, его затвердевание, а также последующее охлаждение в твердом состоянии связаны с сокращением объема отливки. При кристаллизации по внешнему контуру в первую очередь образуется твердая корка. Затвердевший контур отливки можно рас­сматривать как сосуд, в котором заключена имеющая более высокую температуру жидкость. В процессе затвердевания и охлаждения объем жидкости и твердая корка сокращаются, но в раз­ной степени. Результатом этой разницы является образование в отливке свободных от металла усадочных полостей. В процессе охлаждения из-за усадки происходит сокращение линейных размеров отливки, т. е. происходит линейная усадка, которая может вызвать появление в металле внутренних литейных напряжений, деформацию отливки и трещины.

После заливки металла в форму на границе их соприкосновения создается повышен­ное газовое давление, иногда достаточное для проталкивания газов в металл. Если форма газопроницаема, то часть газов через поры формы вытесняется в окружающую среду. Если же форма обладает низкой газопроницаемостью, то внутри отливки образуются газовые раковины и поры. Песчаные разовые формы - тела пористые, хорошо пропускают газ и воздух, металлическая форма практически не обладает газопроницаемостью, поэтому при ее использовании возмож­ность получения отливок с повышенной газовой пористостью более вероятна.

Если материал детали, изготавливаемой литьем, обладает пониженными литейными свойствами, то для получения качественной заготовки более целесообразно использовать литье в разовые формы.