Литейные свойства сплавов

Не все сплавы в одинаковой степени пригодны для изготовления фасонных отливок. Из одних сплавов можно легко изготовить отливку сложной конфигурации, а из других получение отливок сопряжено с определёнными трудностями. Получение качественных отливок без раковин, трещин и других дефектов зависит от литейных свойств сплавов. К основным литейным свойствам сплавов относятся: жидкотекучесть, усадка сплавов, склонность к образованию трещин, газопоглощение и ликвация.

Жидкотекучесть – способность расплавленного металла течь по каналам литейной формы, заполнять её полости и четко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести литейные сплавы заполняют все элементы литейной формы, при низкой – полость формы заполняется частично, в узких сечениях обра­зуются недоливы. Жидкотекучесть сплавов определяют по специальным пробам (спиральным или прутковым), отливаемым в различных формах. Жидкотекучесть оце­нивается длиной полученной спирали или прутка в мил­лиметрах.

Жидкотекучесть сплавов зависит от многих факторов: например, повышение температуры заливки увеличивает жидкотекучесть всех сплавов. Чем выше теплопровод­ность материала формы, тем быстрее отводится теплота от залитого металла, тем ниже жидкотекучесть. Неметаллические включения снижают жидкотекучесть сплавов. На жидкотекучесть влияет химический состав сплавов: с увеличением в исходном материале содержания серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, алюминия и углерода – увеличивается. В зависимости от жидкотекучести сплава выбирают минимальную толщину стенок отливок.

Усадка – свойство металлов и сплавов уменьшать свой объем при охлаждении в расплавленном состоянии, в процессе затвердевания и в затвердевшем состоянии при охлаждении до температуры окружающей среды. Изменение объема отливки зависит от химического состава сплава, температуры заливки, конфигурации отливки и других факторов. Различают объемную и линейную усадки, выражаемые в процентах.

В результате объемной усадки появляются усадочные раковины и усадочная пористость в массивных частях отливки. 

Для предупреждения образования усадочных раковин устанавливают прибыли – дополнительные ре­зервы с расплавленным металлом и холодильники.

Линейная усадка определяет размерную точность по­лучаемых отливок, поэтому она учитывается при проек­тировании технологического процесса литья и изготовлении модельной оснастки. Каждый сплав, имеет свою определенную линейную усадку

Газопоглощение –  способность литейных сплавов в рас­плавленном состоянии растворять водород, азот, кисло­род и другие газы. Степень растворимости газов зависит от состояния сплава: с повышением температуры твердого сплава она увеличивается незначительно, несколько воз­растает при плавлении и резко повышается при перегреве расплава. При затвердевании и последующем охлажде­нии растворимость газов уменьшается, и в результате их выделения в отливке могут образоваться газовые рако­вины и поры. Растворимость газов зависит от химического состава сплава, температуры заливки, вязкости сплава и свойств литейной формы.

Ликвация – неоднородность   химического   состава в различных частях отливки. Различают зональную , и дендритную ликвацию. Зональная ликвация – это химическая неоднородность в объеме всей затвердевшей детали. Дендритная ликвация – химическая неоднород­ность в пределах одного зерна (дендрита) сплава. Ликва­ция зависит от химического состава сплава, конфигурации отливки, скорости охлаждения и других факторов.

Конструкция литой детали должна обеспечивать высокий уровень механических и служебных характеристик при заданных массе, конфигурации, отклонении размеров и параметров шероховатости поверхности. При разработке конструкции литой детали кон­структор должен учитывать литейные свойства сплавов, технологию изготовления отливок и способы их дальней­шей обработки.

Толщину стенок литой детали выбирают исходя из условий обеспечения достаточной прочности, жёсткости и других эксплуатационных свойств, а также размеров детали. Для обеспечения условий равномерного затвердевания отливки толщину внутренних стенок и рёбер принимают на 10 – 20 % меньше толщины наружных стенок.

Внешние контуры отливки должны представлять собой сочетание простых геометрических тел с преобладанием плоских прямолинейных поверхностей, сочленяемых плавными переходами.