Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Усадка литейных сплавов — уменьшение объёма и линейных размеров отливки при охлаждении от температуры заливки до цеховой температуры. Без точного учёта этого свойства в теле отливки неизбежно возникают раковины, пористость и трещины. Усадка определяет конструкцию модельной оснастки, прибылей и холодильников.
Металл, залитый в форму, проходит три стадии: жидкое состояние, затвердевание и охлаждение твёрдой отливки. На каждой стадии объём уменьшается. Числовые характеристики этого изменения называют коэффициентами усадки.
Используют два показателя: объёмную усадку (изменение объёма в жидком и твёрдожидком состоянии) и линейную усадку (изменение размеров с момента образования жёсткого кристаллического скелета до охлаждения до 20°C). По данным Ю.А. Нехендзи, объёмная усадка приблизительно втрое превышает линейную.
Формула литейной усадки: ξлит = (Lф − Lотл) × 100% / Lотл, где Lф — размер полости формы, Lотл — размер отливки при 20°C. Размер модели: Lф = Lотл × (1 + ξлит / 100).
Жидкая усадка — от температуры заливки до ликвидуса. Компенсируется поступлением металла из литниковой системы и практически не приводит к дефектам при грамотно организованном подводе расплава.
Усадка при затвердевании — в интервале «ликвидус — солидус». Именно в этот период возникают усадочные раковины и пористость. Сплавы с узким интервалом кристаллизации (силумины, чистые металлы, эвтектические сплавы) дают концентрированную раковину — её проще вывести в прибыль. Сплавы с широким интервалом (сплавы Al–Cu, оловянные бронзы, гипоэвтектические чугуны) склонны к рассеянной пористости — жидкость оказывается замкнутой между ветвями дендритов и не может компенсироваться из прибыли. Исключение — серый чугун: несмотря на эвтектический состав, расширение графита при кристаллизации компенсирует усадку матрицы, и усадочные дефекты практически не образуются.
Линейная (твёрдая) усадка — начинается после образования прочного дендритного скелета и продолжается до охлаждения до 20°C. Создаёт термические напряжения, коробление и горячие трещины в разнотолщинных отливках. Различают свободную (без сопротивления формы; значения в справочниках) и затруднённую усадку (форма и стержни препятствуют сокращению — фактическая усадка меньше, но нарастают внутренние напряжения).
Величина усадки определяется химическим составом и температурой заливки. Для серого чугуна усадка уменьшается с ростом содержания углерода и кремния — за счёт компенсирующего расширения при выделении графита. Значения таблицы соответствуют свободной усадке (без сопротивления формы), определённой на образцах, отлитых в открытые горизонтальные формы.
Усадочная раковина — концентрированная полость в массивном узле отливки, образующаяся при затвердевании последних порций расплава без питания жидким металлом. При правильном направленном затвердевании раковину выводят в прибыль. Поверхность раковины неровная, с дендритными кристаллами первичной фазы — это отличает её от газовой раковины с гладкими стенками.
Усадочная пористость — рассеянные микропустоты, формирующиеся в межденд-ритных промежутках, когда доступ жидкого металла к изолированным объёмам кристаллизующегося сплава прекращается. Пористость снижает прочность, герметичность и усталостные характеристики детали. Устранить её значительно сложнее, чем раковину: требуется интенсивное питание затвердевающих объёмов или внешнее давление при кристаллизации.
Прибыль — резервуар жидкого металла, питающий отливку при затвердевании. Затвердевает позже основной детали и располагается в массивных узлах. Для стальных отливок технологический выход годного (ТВГ) составляет 40–70% — 30–60% залитого металла расходуется на прибыли и литниковую систему. Обогреваемые прибыли с экзотермическими вставками сокращают расход металла при сохранении эффективности питания.
Холодильник — металлическая вставка в форму, ускоряющая теплоотвод в заданной зоне. Организует направленное затвердевание: тонкие стенки затвердевают первыми, жидкая зона перемещается к прибыли, а не вглубь детали. Наружные холодильники укладываются вплотную к поверхности отливки; внутренние сплавляются с металлом.
Усадка литейных сплавов — основной параметр при проектировании модельной оснастки и литниково-питающей системы. Линейная усадка варьируется от 0,7–0,8% у фосфористых чугунов до 2,5% у легированных сталей; объёмная приблизительно втрое больше. Серый чугун благодаря графитизации практически не образует усадочных дефектов. Для стальных отливок ТВГ составляет 40–70% — значительная часть металла расходуется на прибыли. Холодильники организуют направленное затвердевание. Понимание механизмов и видов усадки — обязательное условие получения бездефектных отливок.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.