Обеспечение требуемой плотности отливок

Экономические требования достаточно ясно могут быть представлены в связи с рекомендациями по повышению технологичности литых деталей. Рекомендации по повышению качества отливок носят более специфический характер, свойственный литейным процессам.

Из основных литейных процессов следует выделить процесс заполнения отливок и ее питания при затвердевании.

Литниковая питающая система отливок представляет собой систему каналов и полостей формы, предназначенных для приемки жидкого металла из литейного ковша и его подачу в полость литейной формы, очищения металла от возможных окисных плен, неметаллических включений и засоров. Конструкция литниковой системы должна обеспечивать благоприятное заполнение литейной формы (той ее части, которая формирует тело отливки) без недоливов и не­спаев. Недоливы образуются вследствие низкой температуры заливаемого металла, большой потери тепла при течении в каналах литниковой системы и полости формы, в тонких сечениях и отверстиях малого диаметра. При проектировании литниковой системы учитывают условия вытеснения воздуха, находящегося в форме, при заполнении металлом. Для эвакуации воздуха предусматривают специальные каналы (выпоры, венты), повышают газопроницаемость формы.

Литниковая система может оказывать существенное влияние на работу системы питания, так как она создает исходное распределение температуры в отливке и форме к моменту начала процесса затвердевания. При проектировании системы питания (определение мест установки прибылей, напусков, уклонов, расчет их оптимальных размеров) необходимо учитывать тип, конструкцию и параметры литниковой системы. Например, нельзя устанавливать холодильники на пути длительного соприкосновения с движущимся потоком металла. Это снижает их эффективность и ухудшает работу литниковой системы (повышает интенсивность охлаждения потока расплава при заполнении формы). Утеплительные вставки, например, при литье в кокиль, наоборот, повышают эффективность своего действия. Учет последовательности заполнения полости формы отливки важен при определении мест установки прибылей, так как возможна ситуация, при которой прибыли будут заполнены холодным металлом, а, следовательно, эффективность их действия снизится.

Современные машиностроительные детали конструируют с совмещением функциональных назначений для уменьшения общего числа деталей в узле. При этом деталь приобретает сложную «фасонную» форму. Большинство же литейных сплавов затвердевает с образованием усадочных и ликвационных дефектов, устранение которых в фасонных отливках представляет значительные трудности. Эти дефекты образуются при затрудненной подаче жидкого металла к тем частям отливки, которые затвердевают последними (так называемые «тепловые узлы»).

Технологические приемы устранения и компенсации усадочных де­фектов заключаются в применении системы питания отливки от прибылей.

Питание тепловых узлов происходит через стенки отливки, соединяющие прибыли и тепловые узлы. Стенки отливки, через которые происходит питание, не должны затвердевать раньше тепловых узлов, прерывая канал, соединяющий место питания от источника.

Такой режим охлаждения отливки в форме называют последовательным, или направленным затвердеванием. В этом случае нет тепловых узлов как мест локализованного затвердевания без питания от других частей отливки и прибыли. В питающих стенках отливки также могут возникать тепловые узлы, следовательно, и они должны затвердевать последовательно в направлении к прибыли.

Направленное затвердевание можно обеспечить:

1. Организацией теплоотвода от отливки в литейную форму (установка холодильников и утеплителей).

2. Изменением толщины стенок (напуски и уклоны).

3. Регулируемой заливкой с интенсивным охлаждением формы. Наиболее распространен на практике второй способ создания направленного затвердевания отливки, так как первый не всегда удобен в практике (например, при литье по выплавляемым моделям), а третий связан со специальными дорогостоящими литейными машинами, еще не имеющими широкого распространения, и носит экспериментальный характер. В то же время нанесение напусков и уклонов на стенки отливки изменяет ее конфигурацию, увеличивает массу и объем последующей механической обработки. Требуется более продуманная конструкция литой детали, учитывающая условия формирования плотности отливки по усадочным и ликвационным дефектам с минимальными технологическими пополнениями (напусками и уклонами).