Титов (550695), страница 44
Текст из файла (страница 44)
В раковине в отливках из „ сплавов, не содержаших газов, создается разрежение,.вследствие чего тонкая корка может прогнуться внутрь раковины. а/ э) э/ г! Рис. 1бв. Схема образования уснаочноа раковины в фасоинов Чтобы не допустить образования усадочной раковины, необходимо на отливках устанавливать прибыли, из которых под действием силы тяжести жидкий сплав перемешается в затвердеваюшую отливку. Усадочная раковина в этом случае образуется только в прибыли, которую отделяют от отливки.
Относительная величина усадочной раковины различна у разных сплавов. Например, объем усадочной раковины в отливках из стали составляет 3 — 10ата начального объема сплава, из серого ч)туна 1,5 — 2,5'а, модифицированного чугуна 2 — 3,5 ага, белого чугуна 2,5 — 51оа, чугуна с шаровидным графитом 0 — 13аа. Относительный объем усадочной раковины можно рассчитат по формуле ~lр — е~ +ег„,— (ег -ег ), где ег — усадка отливки. ат Объем усадочной раковины зависит от многих факторов: 1) коэффициента усадки металла илн сплава в жидком состоянии, который зависит от химического состава металла нли сплава; 2) температуры жидкого металла или сплава к началу затверде. вання отливки; чем выше эта температура, тем больше объем усадочной раковины; 224 3) величины усадки при затвердевании ав„ , зависящей только от природы и состава сплава; 4) степени графнтизации чугунов; чем больше в чугуне графитизирующих элементов (кремния, углерода и др.), тем меньше его усадка; 5) податливости формы и стержня; чем податливее форма и стержень, тем больше усадка и наоборот; б) конструкции отливки при резких переходах от толстых частей к тонким.
Чем ббльше разница этих частей по толщине, тем больше усадка. Усадочная пористость Усадочная пористость — это скопление мелких пустот (пор) неправильной формы, которые образовались в отливке в результате объемной усадкн при отсутствии доступа жидкого металла. У с ад о ч н ы е п о р ы появляются в междендритных про. странствах в тот момент, когда объемная усадка 'еще продолжается, а доступ жидкого металла к порам прекратился. В процессе затвер.девания сплава растущие дендриты соединяются, образуя изолированные друг от друга и от прибыли ячейки, При прекращении питания ячеек жидким металлом возникают небольшие раковины, совокупность которых дает усадочную пористость.
Различают следующяе виды пористости: рассеянную, осевую и местную. Р а с с е я н н а я пористость — очень мелкие поры, равномерно рассеянные по большей части объема отливки. Рассеянная пористость сильно развивается при медленном затвердевании массивных отливок из сплавов с большим температурным интервалом между ликвидусом н солидусом. О с е в а я пористость образуется в центральных частях отливок, а также в длинных и тонких сечениях. Это объясняется тем, что объемная усадка центральной части еще не закончилась, а доступ к ней жидкого сплава ухудшился или же вовсе прекратился.
М е с т н а я пористость образуется в частях отливки, отделенных от жидкого сплава уже затвердевшим сплавом, который прекратил доступ жидкого сплава в ннх, Местная пористость состоит из пор больших размеров, сконцентрированных в утолщенных местах отливок с резкими переходами от тонкой части к толстой и в местах подвода литников. Способы устранения усадочиых раковин и пористости Усадочиые раковины и усадочпая пористость нарушают и ослабляют сечение отливки. Они часто являются также местами концентрации напряжений и образования горячих трещин. Обычно усадочные раковины и поры возникают в тех местах отливок, которые затвердевают последними.
Поэтому единственным способом полу- чения отливок без усадочных раковин и пор является подача жид. кого сплава в форму в течение всего процесса затвердевания сплава в форме. Подвод жидкого сплава к крнсталлизующемуся месту должен быть непрерывным до полного затвердевания отливки, Избежать образования усадочных раковин и пористости можно только в том случае, если кристаллнзующийся объем отливки будет находиться в непосредственном соприкосновении с жидким сплавом, С этой целью на отливки устанавливают прибыли — нскусст. венные резервуары с необходимым запасом жидкого сплава для питания отливки в течение всего периода кристаллизации. Для обеспечения питания отливки жидким сплавом из прибыли необходимо выполнять следующие условия: 1) запас сплава, т.
е. объем при. были, должен быть таким, чтобы его хватило на компенсацию усадки во время затвердевания отливки; 2) прибыль должна затвердевать позже отливки; 3) необходимо ставить прибыль на отливке там, где опа обеспечит доступ жидкого сплава на участки отливки, затвердевающие последними. Для получения плотных отливок без усадочных раковин и по. ристости должны быть созданы условия для направленного затверденаиия сплава, т. е. наиболее удаленные от прибыли (питателя) участки отливки должны затвердевать в первую очередь, за ними менее удаленные участки и в последнюю очередь участки отливки, расположенные под прибылью, а затем и сама прибыль.
При направленном затвердевании обеспечивается непрерывное поступление жидкого сплава из прибыли в последовательно затвердевающие участки отливки, так как эти участки соединены непосредственно с жидким сплавом, находящимся в прибыли. При последовательном затвердеваиии создаются благоприятные условия для передвижения жидкого сплава по незатвердевшей части отливки, и поэтому легко образуется сосредоточенная усадочная раковина. Условии направленного затвсрдевания отливки улучшаются при выравнивании отвода теплоты от ее массивных и тонких мест, что достигается установкой в форму холодильников — массивных металлических элементов, обладающих повышенной теплоемкостью н теплопроводностью. Наружные холодильникиустанавливаютвформу с внешней стороны массивных частей отливки.
Вследствие высокой теплопроводности и большой теплоемкости холодильника отвод теплоты от массивной части отливки происходит интенсивнее, чем от тонкой. Зто способствует выравниванию скоростей затвердевания массивной и тонкой частей, уменьшению объема усадочпой раковины, а в некоторых случаях полному ее устранению. Для полного устранения усадочной раковины в массивных частях одновременно с холодильниками используют прибыли иа этих частях.
В н у т р е н и и е х о л о д и л ь и и к и устанавливают внутрь полостей формы, образующих неответственные массивные части отливки. Зтн холодильники изготовляют из сплава одного химического состава со сплавом отливки. При заполнении формы внутренние холодильники омываются сплавом и частично расплавляются, соединяясь с ним. Однако иногда поверхность внутренних холодильников плохо сваривается с основным сплавом, поэтому в ответственных отливках применять их не рекомендуется. Способы установки холодильников различного типа приведены на рис. 221. Прн объемном затвердеванни кристаллизация происходит по всему объему отливки одновременно, поэтому сосредоточенной раковины не образуется, а возникает большое количество мелких раковин (усадочная пористость). При промежуточном затвердеваннн образуются сосредоточенная усадочная пористость в отливках.
Для обеспечения оптимальных условий питания отливок и полу. чения пх без усадочных раковин и пористости используют различные способы, например установку прибылей с атмосферным и газовым давлением в стояке или изотермических прибылей, подогрев прибылей, а также различные методы физического воздействия, например ультразвук, электромагнитное перемешивание, вибрацию и др. Этими способами можно в той или иной степени управлять процессами питания отливок.
й 3. ДИКВАЦИЯ Ликвация — это неоднородность химического состава сплава в различных частях отливки или слитка. Ликвация возникает в процессе затвердевания отливки. Причиной ликвации является различная растворимость отдельных компонентов сплава в его твердой и жидкой фазах. Чем больше это различие, тем неоднороднее распределяется примесь по сечению отливки и тем больше ликвацня примеси. В железоуглеродистых сплавах заметно лнквируют сера, фосфор, углерод.
Лнквация вызывает неоднородность механических свойств в различных частях отливки, что приводит к поломкам деталей при эксплуатации. Различают дендритную и зональную ликвацию. Дендритная ликвацня — это химическая неоднородность отдельных дендритов сплава. Она возникает вследствие процесса «избирательной кристаллизации«с растущие первыми оси дендритов содержат меньшее количество примесей, чем исходный сплав, а остающийся жидкий сплав обогащается примесями. В результате в межосных пространствах дендрптов скапливаются примеси — возникает ликвация внутри дендрнтов. Зональная ликвация — это химическая неоднородность сплава в различных частях затвердевшей отливки. В образовании зональной ликвации наряду с «избирательной кристаллизацией» большую роль играют процессы, приводяшие к перемещению ликвирующих элементов из одной части отливки в другую при кристаллизации.
Это могут быть диффузия примесей из двухфазной области кристаллизУюшейся отливки в объем незатвердевшего жидкого сплава, кон- векционные токи в жидкой части сплава, всплывание загрязненных примесями объемов вследствие их меньшей плотности по сравнения, с основным сплавом, действие центробежных сил и т. д. Разновидностью зональной ликвации является ликвация по плотности, при которой происходит механическое разделение компонентов сплава, имеющих различную плотность.
Такой ликвации часто подвержены, например, высокосвинцовистая бронза или свин. цовосурьмянистые баббиты, при медленном охлаждении которых свинец опускается в нижние части отливки. Зональная ликвация может быть п р я м о й и о б р а т н о й, При прямой ликвации центральные слои отливки содержат большее количество примесей, понижающих температуру плавления сплава. Содержание этих примесей в поверхностных слоях ниже ' среднего по объему отливки. При обратной ликвации в центральных частях содержится меньшее количество легкоплавких примесей, а в поверхностных — , большее.
Развитие того или другого вида зональной ликвации связано с характером кристаллизации сплава и условиямн охлаждения отливки. Прямая ликвация характерна для сплавов, затвердевающих последовательно, а обратная — для сплавов, затвердевающих почти объемно. Для устранения явлений деидритной ликвации отливки подвергают отжигу, в процессе которого выравнивается содержание примесей в пределах отдельных дендритов. Однако устранить зональную ликвацию с помощью термообработки невозможно. Поэтому необходимо для уменьшения зональной ликвации выравнцвать толщину стенок отливки, избегая местных скоплений металла, в которых трудно достигнуть равномерного затвердевания отливки и избежать скопления ликватов; в сплавы, содержащие ликвирующне элементы, вводят добавки, уменьшающие ликвацшо. Литниковая система оказывает большое влияние на развитие зональной лнквации.
Для уменьшения зональной ликвацни необходимо; 1) применять рассредоточенный подвод металла, в форму, способствующий выравниванию скоростей затвердевания отдельных частей отливки; 2) увеличивать скорость охлаждения отливки за счет использования формовочных смесей с высокой теплоаккумулирующей способностью; 3) изготовлять отливки в металлических формах. Сплавы, склонные к зональной ликвации, необходимо заливать при минимальных перегревах над температурой ликвидуса. Раздел »преп»ий ПРОИЗВОДСТВО ОТЛИВОК ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА ГЛАВА 1 СЕРЫЕ ЧУГУНЫ й Е ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Чугун является наиболее распространенным материалом для изготовления фасонных отливок благодаря хорошим технологическим свойствам и относительной дешевизне по сравнению с другими литейными сплавами. Чугун — это многокомпонентный сплав железа с углеродом (более 2';о) и другило1 элементами, затвердеваюший с образованием эвтектики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
