Титов (550695), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Если сплав отливки имеет достаточную прочность и пластичность и способен противостоять действию возникающих напряжений, то конфигурация отливки искажается, она искривляется и коробится. Горячие трещины в отливках возникают при температуре, близкой к температуре солидуса. Напряжение в т а) форме можно определить по формуле Ркс. 1ВЬ К расчету напрюкекай в отливке с аатрудисиаой усадкой: 6 = а (Тт — Ти) — 6Ф, О=Е(се(Т,— Т,) — 6Ф). Условие равновесия в форме выражается уравнением ЕФ6ФРФ вЂ”вЂ” ОГ, (10) откуда аг" 6Ф = —.
ЕФРФ' 214 ОФ вЂ” — ЕФ6Ф, о — при равиоиориоа толщине отои. Где ЕФ вЂ” модуль упругости смЕСи; ии; б — Ри пили гии «гориоого» ме- 6 — дсфорыацня форкгоаояиой СМЕСИ. т — Ф р Введем следующие обозначения: Т, — Т, — температурный интервал, в котором возникают напряжения; ЕФ вЂ” опорная площадь формы (рис. 152, а); ) — площадь сечения отливки; и — коэффициент термического сжатия металла отливки.
Найдем зависимость напряжений в отливке от относительной де-т ° формации ее: Подставляя значение бф в формулу (!0), имеем о1 и Е~а(Т,— Т) — — 1, ..Е,.' Решив относительно о, получим о= а(т,— т,) (11) 1 Е Еф Еф Из формулы (!1) следует, что усадочные напряжения в отливке, вызванные сопротивлением формы, зависят от физико-механических свойств отливки и формы в данном интервале температуры и соот- ношения — —.
1 рф ' Обычно трещины в отливках возникают на участке с замедленной скоростью охлаждения, т. е. в горячих местах (рис. !52, б). Допустим, что отливка имеет горячий узел длиной 1, Тогда во время усадкп вся отливка будет деформироваться за счет горячего узла, поэтому напряжения необходимо рассчитывать в этом узле, как наиболее опасном вследствие неравномерного охлаждения.
Обозначим длину отливки без горячего узла через Ем тогда Е„= = Ь вЂ” 1. Абсолютную деформацию более холодной части отливки можно найти по формуле е, = аЦ, (Т, — Те), а абсолютную деформацию горячего участка ет = а1 (Т, — Т;), где Т; — температура участка длиной 1 в момент охлаждения основ- ной части отливки до Т,, при этом Т,' ".:: Т,. Общая абсолютная деформация отливки е = е,-(- е = аЕ, (Т, — Т,) + а1 (Тт — Т;). Так как эта деформация происходит за счет участка 1, то отно- сительная деформация на этом участке составит б= — =, +а(Т,-Т;). е аь,(т,— т) Согласно уравнению (1!) напряжения о на горячем участке длиной 1 и сечением 1, можно определить по следующей формуле: а ь (т !+(т — т о= (! 2) 1 Е Гф Еф Подставив в формулу (!2) 1,т -"* Š— 1, получим ХЕ а1 — (т„— т,) — (т',— т )~ 6 1 1 ЕФ ЕФ 215 Из этой формулы видно, что напряжения в опасной зоне почт пропорпиональны длине отливки.
Поэтому чем длиннее отливк тем больше вероятность образования трещин. Из приведенного следует, что образование усадочных трещи зависит от величины б и прн бф — — а (Т, — Т,), т, е, прн абсолю ной податливости формы, напряжения в отливке возникать не бу дуг. Горячие трещины имеют окисленную, неровную, темную ил цветз побежалости поверхность. Это объясняется тем, что тр шины обычно проходят по грзницзм зерен, з темный цвет п верхности трещины есть результат окисления при высок~ температурах.
Горячие трещины вознпкзют главным образом в утолщенных местах, в местах перехода от толстого сечения к тонкому. На склонность сплава к образованию горячих трещин влияег содержание некоторых примесей, газов и неметаллическнх включе° ний. Склонность стали и других сплавов к образованию горячих трещин резко повышается при увеличении содержания серы. Зго объясняется тем, что сульфиды располагаются между криста лзми и резко снижают прочность при температурах выше 1100 1000' С. С целью исключения образования горячих трещин в отливк необходимо на практике соблюдать следующее: 1) выплавлять сплав строго заданного химического сбстав 2) устранять причины, вызывающие затрудненную усздку в пр цессе охлаждения отливки в форме (применять податливые форь вочные и стержневые смеси с органическими добавками, выгора шими и создающими пористость в форме, благодаря чему увеличивается податливость формы и стержня; применять оболочковые формы н стержни); 3) при конструировании отливок устранять резкие переходы от толстых к тонким сечениям и делать плавные переходы; 4) обеспечивать равномерное охлаждение толстых и тонких сечений отливок с помощью холодильников; 5) применять конструкции литниково-питающей системы, исключающие местные перегревы формы и отливки; 6) применять ложные (усадочные) ребра для увеличения проч-' ности массивного сечения отливки, где часто образуются-горячие 'трещины (при обрубке эти ребра удаляют).
Напряжения в отливках могут возникнуть не тотько из-за торг можения усадки отливки формой, но также часто из-за термического торможения усадки. Например, в отливке массивной чугунной рамы (рис. 153) тонкие ребра затвердевают первыми и оказывают сопротивление усадке массивной окантовки, затвердевзющей несколько позже. В результате в углах рамы, затвердевающих ' последними, возможно появление трещин, так как в ией возникнут напряжения растяжения, а в тонких ребрах — напряжения сжатия.
216 Напряжения от механического и от термического торможения усадки не всегда могут вызывать образование трещин в отливках, Очень часто эти напряжения приводят к короблению отливок, что также может быть причиной их брака. Например, еслн маховик имеет массивный обод и тонкие спицы, то тонкие спицы затвердевают первыми и испытывают'сжатие при усадке массивного обода, который при усадке растягивается и, деформируясь, теряет свою форму. Если, наоборот, маховик имеет тонкий обод и массивные спицы, то затвердевший первым обод тормозит усадку спиц, которые испытывают растягнвающие напряжения.
Обод при этом сжимается, также деформируется и теряет правильную форму. Поэтому часто для уменьшения деформации отливки спицы делают Б-образной формы, благодаря чему они пружинят, компенсируя частично возникающие напряжения. Кроме того, при литье шкивов с ,.:=-Ф= массивным ободом применшот внешние холодильники, что выравнивает скорость охлаждения массивного обода и тонких спиц, и напряжения уменьшаются. ь, ~~, В отливках с элементами типа балок гаврового сечения, например направляющих станин станков, также очень ча- я~у сто возникают деформации, приводящие к потере точности уже готовых станков. Рис, 1ЗЗ. Усилояния трещина в отливке Для устранения напряжений отливки подвергают термической обработке.
Чугунные отливки нагревают до температуры 850 — 900' С и затем медленно охлаждают, чтобы не допустить большой разницы температур в тонком и толстом сечениях. При нагреве напряженные части отливки могут деформироваться, благодаря чему напряжения уменьшаются. Отливки станин для 'точных станков очень часто подвергают естественному старению, т, е, выдержке в течение нескольких месяцев на складе, которую совмещают с периодической механической обработкой. Сначала отливки подвергают грубой механической обработке, оставляя припуски для последующей обработки, затем отправляют их на склад, По прошествии некоторого времени нх вновь подвергают обработке и т, д, При снятии стружки нарушается равновесное напряженное состояние отливки и она деформируется.
В процессе выдержки между обработками происходит перераспределение напряжений и снижение их значений. Кроме естественного старения применяют искусственное старение, состоящее в нагреве отливки до 500 — 550'С и медленном охлаждении. 217 ГЛАВА П ЛИТЕЙНЫЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ Литейными свойствами называют технологические свойства ме. галлов и сплавов, которые проявляются при заполнении формы, кристаллизации и дальнейшем охлаждении отливки, Наиболее важные технологические свойства — это жидкотек честь, усадка (обьемная и линейная), склонность к ликвации, скло ность сплавов к образованию горячих трещин, склонность к погл щению газов и образованию газовой пористости.
й Е ЖИДКОТЕКУЧЕСТЬ Жидкотекучесть — это способность металлов и сплавов в рас плавленном состоянии заполнять полость формы н точно воспроизводить очертания отливки. Хорошая жидкотекучесть сплава обеспечивает получение плотных высококачественных отливок, уменьшение газовых н усадочных раковин, а также уменьшение опасности образования всех видов пористости, недоливов и др. Способность металла или сплава заполнять полость формы зависит от их физических свойств; вязкости и поверхностного нзтяжения.
Кроме того, на жидкотекучесть влияю~ содержание примесей в металле или сплаве, склонность к окисляемости и теплоотводя- ". щая способность литейной формы. Почти у всех металлов и ~планов ' чем выше вязкость, тем меньше жидкотекучесть В я з к о с т ь:* с п л а в о в — это свойство динамическое, характеризует взаимное ': трение частиц сплава при его движении, измеряется в пуазах. Вязкость сплава зависит от его состава и температуры, наличия включений. Например, твердые включения н продукты раскислеиия ' ' увеличивают вязкость сплава, жидкие же немета,тлические включе-; ния с температурой плавления ниже температуры плавления основ- ' ного металла уменьшают ее.
Вязкость одного и того же сплава может быть различной прн различных способах металлургической обработки. Например, вязкость стали, раскисленной шлаком, меньше вязкости стали, раскис- ленной свежими раскислителями — ферросилицием и алюминием. Особенно высокую вязкость имеют титанистые стали с твердыми включениями Т)О,, Высокая вязкость часто является причиной брака отливок по недоливам. Повышение температуры сплава снижает вязкость и соответственно повышает его жидкотекучесть.
При понижении температуры вязкость сплава повышается, причем особенно сильно вязкость повышается при температуре ниже линии лнквидуса. По данным Ю, А, Нехендзи, нулевая жидкотекучесть (т. е. сплав перестает течь) наступает у чугунов при содержании 30% твердой фазы, а у сталей — 20'о. Поверхностное натяжение — очень важная хаф рактеристика жидкого сплава, измеряется в динах на сантиметр 218 О Дд чО $ч' 48 ДУ О вЂ”, у.У. 'з! р о гдн/см).
С увеличением поверхностного натяжения жндкотекучесть ухудшается, особенно при заполнении тонких каналов. Для улучшения заполняемости форм рекомендуется разрушать окисные плены химическим путем. Например, при литье чугуна это достигается обрызгиванием рабочей 'поверхности формы нефтью или керосином, которые, разлагаясь, создают восстановительную атмосферу в форме. Влияние свойств формы. При заливке формы отнимают у расплава теплоту.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
