Жидкотекучесть литейных сплавов

Жидкотекучесть оловянистой бронзы возрастает при увеличении в ней содержания олова, цинка и фосфора. Кроме того, на жидкотекучесть оказывает влияние температура перегрева расплава при плавке: чем она выше, тем больше жидкотекучесть расплава, то есть тем более тонкостенную отливку из него можно получить. Величина жидкотекучести определяется по технологической пробе - длине заполненной расплавом полости контрольной литейной формы. При литье из серого чугуна применяют технологическую пробу в виде спирали, канал которой имеет трапециевидную форму постоянного сечения.

В зависимости от толщины стенок отливок жидкотекучесть серого чугуна по спиральной пробе должна быть не ниже:

Усадка - уменьшение литейных размеров и объема отливок при охлаждении, она определяется способностью тел расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. Для удобства усадку отливок выражают в процентах по отношению к первоначальным размерам полости формы (линейная усадка). Величина усадки отливок зависит от химического состава сплава, от их конфигурации и других факторов. Изготовление разностенных отливок из сплавов, имеющих повышенную усадку, затруднительно, так как, кроме изменения размеров и объема, в отливках, имеющих различную толщину стенок и массивные места, образуются усадочные раковины, а также большие внутренние напряжения, вызывающие их коробление или даже разрушение - образование трещин.

Усадочные раковины образуются в результате объемной усадки расплава при непрерывном остывании отливок. Быстрее всего остывают наружные слои отливок, соприкасающиеся со стенками формы; внутри же наружной затвердевшей корки сплав в течение некоторого времени остается жидким. При дальнейшем охлаждении твердая наружная корка и расплав уменьшаются в размерах, но при различной величине усадки. Так как температура расплава выше, чем температура корки, то он уменьшается в объеме в большей степени, благодаря чему к концу затвердения во внутренние части отливки образуется полость неопределенной формы, которую называют усадочной раковиной. Для предупреждения образования усадочных раковин в литейной форме предусматривают прибыли, являющиеся резервуарами расплава для питания отливок во время их охлаждения.

Внутренние напряжения являются следствием неравномерного охлаждения отливок и торможения усадки. Обычно они образуются в фасонных отливках с различной толщиной стенок. В процессе затвердения температура отливки не везде одинакова: внутри и более массивных местах она выше, чем снаружи или в тонких сечениях. При различных температурах усадка в отдельных местах отливки различна по величине (чем горячее какая-нибудь часть отливки, тем большую усадку она должна дать к моменту окончательного охлаждения).

Так как части одной и той же отливки не могут сжиматься независимо, то они мешают друг другу совершать свободную усадку. Таким образом, в отливке возникают внутренние напряжения, которые могут деформировать (покоробить) отливку, а иногда и вызвать в ней образование трещин. Внутренние напряжения и трещины могут также возникнуть из-за сопротивления усадки затвердевающего расплава со стороны формы и стержней. Чтобы предупредить образование внутренних напряжений и трещин, необходимо создавать конструкции деталей машин равномерной толщиной стенок и плавными переходами, устранять препятствия усадке сплава со стороны формы и стержней путем повышения их податливости.

Ликвация - свойство расплавов образовывать при кристаллизации и охлаждении отливок с неоднородным химическим составом. Это объясняется тем, что расплав в форме остывает не одновременно по всему сечению: тонкая плотная корка с малым содержанием примесей образуется в начале у стенок формы, а легкоплавкие примеси (фосфор и сера) оказываются в середине отливки, там, где сплав застывает в последнюю очередь.

Газосодержание сплавов. Литейные расплавы обладают способностью поглощать газы: водород, азот, кислород. Последние попадают в расплав из окружающей среды, из влаги и окислов (ржавчина), плавящихся исходных шихтовых металлов, топлива. Степень растворимости газов зависит от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава она увеличивается крайне незначительно, несколько возрастает при плавлении и особенно резко повышается при перегреве расплава до температур превышающих температуру плавления.

Во время заливки формы расплавы всегда содержат то или иное количество газов, а их выделение находится в прямой зависимости от степени увеличения вязкости охлаждающего расплава и свойств литейной формы (ее материал, газопроницаемость формовочных смесей, наличие или отсутствие газоотводных каналов в стержнях). При затвердевании расплава, когда выделяется наибольшее количество поглощенных газов (вследствие уменьшения растворимости), создаются условия для образования в отливках газовых раковин.

Табл.1 Свойства применяемых литейных сплавов

* Зависят от вида применяемых форм (песчаная, металлическая), а также метода получения отливок (литье статическое, центробежное, литье под давлением)