Жидкотекучесть сплавов, связь ее с положением сплава на диаграмме состояния и зависимость от различных факторов со стороны формы и сплава (диаграммы, графики)

 Литейное свойство сплава, характеризующее его способность заполнять форму, называют жидкотекучестью. Если сплав обладает низкой жидкотекучестью, то при заполнении им формы для тонкостенных крупногабаритных отливок движение может прекратиться раньше, чем она будет заполнена: образуется недолив (неисправимый дефект). Если при заполнении формы металлом с низкой жидкотекучестью образуются встречные потоки, поступающие из различных литников или частей формы, они могут не слиться. В этом случае в отливке нарушается сплошность и возникает «неслитина» (дефект при небольшом размере может быть заварен).

Виды жидкотекучести (рис.1):

- условная жидкотекучесть (рис.1, линия 1) определяется при одинаковом перегреве над ликвидусом сплавов данной системы.

- истинная жидкотекучесть (рис.1, линия 2) определяется при постоянном перегреве над линией нулевой жидкотекучести на диаграмме состояния.

Рис.2. Связь жидкотекучести с диаграммой состояния

Однако определение истинной жидкотекучести довольно затруднительно, и она мало отличается от условной.

- нулевая жидкотекучесть (рис.1, линия 3) определяется, когда сплав теряет свою подвижность.

- практическая жидкотекучесть (рис.1, линия 4) определяется при одинаковой температуре заливки сплавов данной системы. По мере увеличения концентрации добавки температура ликвидус чаще всего будет понижаться, а перегрев и, следовательно, жидкотекучесть возрастать.

Из приведенной диаграммы видно, что сплавы, лежащие вблизи предела растворимости имеют наихудшую жидкотекучесть, что усложняет и удорожает изготовление таких отливок и требует тщательного контроля за обеспечением надежности литых деталей. У сплавов, лежащих при эвтектических концентрациях, будет наилучшая жидкотекучесть, благодаря которой можно получить отливки по уплощенным и более дешевым технологическим процессам с наименьшим количеством дефектов. Сплавы, лежащие между эвтектической концентрацией и пределом растворимости, сочетают удовлетворительную жидкотекучесть.

Жидкотекучесть зависит от трех группы факторов:

- от свойств металла: температура плавления (чем выше температура, тем меньше вязкость, выше жидкотекучесть), наличие в составе сплава легирующих компонентов (Cо – увеличивает жидкотекучесть, W, Cr – уменьшают); вязкость (чем выше вязкость сплава, нем ниже жидкотекучесть), плотность (чем выше плотность сплава, тем хуже жидкотекучесть); поверхностное натяжение (чем больше поверхностное натяжение, тем хуже жидкотекучесть) и другие.

- от свойств формы: теплопроводность (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); теплоаккумулирующая способность (чем выше, тем выше жидкотекучесть); плотность набивки (чем выше теплопроводность, тем ниже жидкотекучесть, т.к. образующиеся вихри делают поток турбулентным); шероховатость (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); газотворная способность (чем выше, тем ниже жидкотекучесть); газопроницаемость (чем выше, тем выше жидкотекучесть, т.к. газы уходят через форму из металла), смачиваемость (чем выше смачиваемость формы расплавом, тем лучше жидкотекучесть) и другие;

- от условий подвода металла к полости формы.

Для определения жидкотекучести используют специальные пробы: постоянного сечения (проба Нехензи, спиральная проба; переменного сечения (клиновая, шариковая; комбинированная.

Мерой жидкотекучести в пробах постоянного сечения является длине полученного прутка в выбранных условиях заливки и охлажде­ния. Наиболее широко распространены спиральная, комплексная, клиновая и шариковая пробу.

Спиральная проба применяется для определения жидкотекучести стали, чугуна и сплавов цветных металлов. Она состоит из чаши, через которую в форму заливается металл, фильтра, стояка, металлоприемника и спирального канала трапецеидального сечения с небольшими выступами. О величине жидкотекучести судят по пути, пройденном металлом до затвердева­ния, т.е. по длине прутка. Небольшие выступы, нанесенные через 50 мм облегчают измерение спирали.

Вертикальное расположение канала постоянного сечения имеет комплексная проба Ю.А. Нехендзи, А.М.Самарина, С.К. Кантеника, которую заливают в металлическую разъемную форму, высота подъема металла в канале пробы является количествен­ной характеристикой жидкотекучести. Эта проба позволяет одновре­менно оценивать усадку сплава и склонность к образованию трещин.

В клиновой пробе металл заполняет полость переменного сече­ния. Полость металлической форма в виде клина, заполняется жидким металлом, который проникает в зависимости от жидкотекучести на определенное расстояние. Показателем жидкоте­кучести является зазор, образующаяся между вершиной конуса формы и закрепленной вершиной затвердевшего металла, чем меньше это расстояние, тем жидкотекучесть больше.

Металлическая шариковая проба, разработанная А.Г.Спасским, имеет вертикальный разъем вставки, соприкасающийся с шариком   диаметром 20 мм, вмонтированным в одну из половинок. Металл подводится в нижнюю часть полости формы через воронку и литниковый канал. Он подтекает в пространстве между планкой и шариком, но не заполняет всего пространства, оставляя отверстие. Жидкотекучесть характеризуется площадью отверстия или его диаметром, чем меньше эти величины, тем более тонкостенную отливку может заполнить сплав в аналогичных усло­виях.