Конфигурация отливки при прочих равных условиях определяет распределение температур и процесс затвердевания, а следовательно, и положение усадочных раковин. Чтобы получить отливку без концентрированных усадочных равковин,, необходимо придерживаться одного из двух положений:
1) одновременного затвердевания,
2) направленного затвердевания.
Одновременное затвердевание требует создания таких условий, при которых металл должен равномерно и одновременно кристаллизоваться во всех частях отливки. Условие этого можно считать приблизительно выполненным, когда толщина стенок во всех частях отливки одинакова и отливка не имеет местных утолщений. Принцип одновременного затвердевания находит применение, в частности, для тонкостенных отливок из серого чугуна. Ввиду относительно малой склонности таких отливок к образованию усадочных раковин они заливаются без прибылей.
Таблица 1. Величина линейной усадки отливок, изготовленных из различных сплавов
| Группа отливок |
Усадка в % |
| затрудненная |
свободная |
Серый чугун:
мелкие и средние отливки
средние и крупные отливки
очень крупные отливки |
0,9
0,8
0,7 |
1,0
0,9
0,8 |
| Ковкий чугун |
1,0 |
1,5 |
Сталь:
отливки из углеродистой и низколегированной
стали
отливки из высоколегированной стали с хромом
отливки из ферритно-аустенитной стали
отливки из аустенитной стали |
1,3-1,7
1,0-1,4
1,5-1,9
1,7-2,0 |
1,6-2,0
1,3-1,7
1,8-2,2
2,0-2,3 |
Сплавы цветных металлов:
отливки из оловянной бронзы
отливки из алюминиевой бронзы
отливки из латуни
отливки из кремнистой латуни
отливки из марганцовой латуни
отливки из силумина.
отливки из сплава алюминия и меди (7-12% Сu)
отливки из сплава алюминия и магния
(10% Mg)
отливки из магниевых сплавов (типа электрон) |
1,2
1,6-1,8
1.5-1,7
1.6-1,7
1,8-2,0
0,8-1,0
1,4
1.0
1,2 |
1,4
2,0-2,2
1,8-2,0
1.7-1 8
2.0-2.3
1.0-1,2
1,6
1.3
1,6 |
Следует, однако, помнить, что одновременное затвердевание металла по всей толщине стенок отливки не может быть полностью осуществлено; в действительности кристаллизация протекает постепенно, от поверхности к центру отливки. Поэтому конструирование на основании этого принципа толстостенных чугунных (особенно с малым содержанием Си Si) и стальных отливок не может быть рекомендовано. Для таких отливок следует применять принцип направленного затвердевания.
Принцип направленного затвердевания требует, чтобы в каждом питаемом тепловом узле отливки скорость охлаждения постоянно уменьшалась в направлении прибыли, где должна оказаться сосредоточенная усадочная раковина. Поочередное питание тонких частей отливки за счет более толстых элементов, а толстых частей отливки - за счет прибыли гарантирует плотность металла в отливке. Этот принцип проиллюстрирован Рис. 4, на которой представлена отливка кольца с двумя тепловыми узлами в местах соединения вертикальной стенки с горизонтальными проушинами.
|
Рис. 3. Влияние интервала затвердевания сплава и внешнего давления на плотность отливки, на образование усадочных раковин и пористости: а - диаграмма состояния сплава металлов А и Б; б - объем усадочных раковин без внешнего давления; в - то же при внешнем давлении; г - плотность отливки (схема).
|
Рис. 4. Стальная отливка кольца с проушинами (два конструкторских решения).
|
Принцип направленного затвердевания применяется в стальных отливках, в отливках из ковкого чугуна, из чугуна с шаровидным графитом, серого чугуна с низким содержанием Си Si, в ответственных отливках из легких сплавов, из алюминиевой бронзы и т. п. Опубликовано: 2014.09.02 Обновлено: 2014.10.02 |
