Технологические свойства сплавов и важность их определения для практики

ЛИТЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ

Технологические свойства сплавов и важность их определения для практики

Литейное производство является технологическим процессом изготовления отливок из литейных сплавов. Поэтому свойства, определяющие поведение сплавов в литейном процессе, называют литейными или технологическими.

Формирование качества отливки происходит при протекании сложнейших тепловых, теплокинетических, физико-химических, гидродинамических и деформационных явлений. Поэтому теоретическое (аналитическое) предсказание поведения сплава при изготовлении отливки является в настоящее время, как отмечает профессор Г.Ф. Баландин [1], невыполнимым. В результате в производстве неизбежно возникают дефекты отливок.

Для уменьшения дефектов и снижения времени отладки любого технологического процесса, включая и литейный, издавна (видимо в начале XX в.) технологи начали применять предварительное моделирование процесса на отливках-пробах простейшей формы: прямоугольной, цилиндрической, шаровой. Цель при таком нестрогом моделировании возможно была двоякая. С одной стороны, сравнение поведения в пробе разных сплавов, а с другой, отработка технологических параметров (температуры заливки, теплофизических и механических свойств литейной формы, ее температуры, изменения химического состава сплава в заданных техническими условиями пределах и т.п.), при которых сплав показывает большую или меньшую склонность к каким-то литейным дефектам.

Видимо поэтому свойства, определяемые на отливках-пробах, называют литейными, а совокупность литейных свойств – технологичностью литейного сплава. Следует заметить, что взаимосвязь технологичности сплава и технологичности отливки примерно такая же, как между прочностью сплава и прочностью конструкции: из прочного сплава может быть спроектирована и изготовлена непрочная конструкция.

Использовать численные значения для литейных свойств, определенных на пробах, при проектировании технологического процесса изготовления отливок практически невозможно. При отладке технологического процесса технологические пробы дают возможность только «нащупать» путь изготовления бездефектной отливки и, возможно, сократить дорогостоящую переделку модельной оснастки.

В этих условиях необходимо обобщение накапливающейся информации. Путь, по которому пошли специалисты по сопротивлению материалов, использовав результаты испытаний выдающейся пробы-образца для испытаний прочности при растяжении и создав теории прочности для расчета реальных конструкций, литейщики не использовали. Тем не менее, в 1930 –1940-х гг. академик А.А. Бочвар, его сотрудники и ученики и другие исследователи выполнили очень важное обобщение, связав изменение литейных свойств сплавов, определенных на отливках-пробах, с их положением на двойной диаграмме состояния для соответствующих систем. В результате были установлены обобщенные представления о поведении сплавов при изготовлении отливок и механизме формирования большинства литейных дефектов.

Особая роль в этих обобщениях отводится интервалу затвердевания сплавов, поскольку речь идет о диаграмме состояния.

Качество отливки определяется не только ее бездефектностью, т.е. учетом при проектировании технологического процесса литейных свойств сплава, но и уровнем эксплуатационных свойств (например, механических), которые, в свою очередь, определяются размером и формой макрозерна и микроструктурой.