Гармонические (безударные) колебания можно использовать для воздействия на процесс затвердевания жидкого металла в литейной форме. Вибрация литейной формы с определенной частотой создает условия для рафинирования жидкого металла, т. е. освобождения металла от газов и неметаллических включений.
Вибрирование металла в форме тормозит развитие столбчатой кристаллизации и способствует, следовательно, измельчению структуры и повышению механических свойств отливки. Кроме того, значительно уменьшается усадочная осевая и межкристаллическая пористость — отливки получаются более плотными.
Выбор режима вибрации
При режиме вибрации в каждый первый полупериод колебания металл теряет свою весомость. Объемы сжатых газов, находящихся в металле, приобретают в это время возможность расширяться. При втором полупериоде колебания газ будет интенсивно сжиматься вследствие того, что величина эффективного веса металла увеличивается в два раза; жидкий металл в этом случае будет отрываться от дна открытой литейной формы.
Особенности вибрационного литья
Таким образом, при вибрации жидкий металл в процессе своего затвердевания подвергается воздействию быстро чередующихся динамических импульсов, которые вызывают то потерю весомости, то сжатие (компрессию) металла за счет резкого изменения его эффективного веса.
При потере весомости усиливается выделение растворенных газов и коагуляция их пузырьков; при последующем сжатии металла эти пузырьки усиленно выталкиваются на поверхность. То же происходит с неметаллическими включениями.
Зарождающиеся кристаллы под действием вибрационных импульсов не способны в начале, процесса затвердевания металла удержаться на поверхности формы, в особенности, если ускорение будет значительным. Они будут отталкиваться более нагретыми частицами в сторону центра и одновременно устремляться вниз. В результате возрастает однородность структуры металла по толщине тела отливки. Структура показывает значительное измельчение металла; улучшаются механические свойства, значительно увеличивается физическая плотность металла. При вибрации наблюдается увеличение усадочной воронки прибыли. Практически устраняется ликвация. Можно получать также специальные структуры сплавов.
