Лінійна і об’ємна усадка металів і сплавів
2. Усадкові раковини і пори в виливках ........................ .8
3. Висновок. Методи боротьби з виникненням
усадочних пір в виливках .......................................... 18
4. Список літератури ................................................... .20
ВСТУП. Усадкову властивості сплавів
Усадкою називається зменшення обсягу і лінійних розмірів виливки в процесі її формування, а також охолодження з температури заливки до температури навколишнього середовища. Усадка є одним з найважливіших ливарних властивостей сплавів.
Види усадки. Для оцінки усадки використовують поняття: відносна усадка і коефіцієнт усадки в інтервалі температур. Залежно від агрегатного стану сплаву розрізняють усадку в рідкому, твердо-рідкому і твердому станах. Повна усадка є сумою цих трьох складових. Основу усадки становить термічне стиснення, яке збільшується або зменшується в результаті фазових перетворень і зміни розчинності газів. У ряду сплавів поблизу від температури ліквідусу спостерігається збільшення обсягу, зване предусадочного розширенням.
Для характеристики усадки на різних етапах формування виливки використовують такі способи її оцінки. Об'ємна усадка - відносна зміна обсягу сплаву - використовується для характеристики зміни в рідкому або твердожидком стані, а також для повної зміни обсягу. Лінійна усадка оцінює відносну зміну розмірів виливки з моменту переходу її в тверде або твердожидком стан з розрізненими включеннями рідкої фази і твердої зовнішньої кіркою. Ливарна усадка - відносна (у відсотках) різниця лінійних розмірів моделі і виливки Вона оцінює повну зміну розмірів виливки і тому найбільш зручна для використання в технологічних розрахунках і операціях. Ливарна усадка залежить не тільки від властивостей і стану сплаву, але також від конструкції виливки і форми, від технологічних умов лиття та інших факторів. У зв'язку з гальмуванням усадочного процесу формою (для фасонних виливків) необхідно розрізняти вільну і утруднене усадку, які чисельно не збігаються.
Загальне зменшення обсягу сплаву в процесі усадки виливки дають три складові - зовнішня усадка, усадочная раковина і пористість. Зовнішня усадка - зміна зовнішніх розмірів і обсягу. Саме цей вид усадки оцінюється характеристикою Е літ Усадочна раковина - - порожнину в тілі виливка або прибутковою частини, що утворюється внаслідок некомпенсованою об'ємноїусадки при затвердінні. Розрізняють внутрішні раковини; утворюються зазвичай в теплових вузлах, і зовнішню раковину, яка може бути відкритою або закритою (тобто під кіркою металу). Розмір усадочноюраковини залежить від усадочних властивостей сплаву, умов формування виливки і технологічних умов лиття. Усадочна пористість - скупчення дрібних пустот, що виникають в ізольованих мікрооб'ємах виливки, зазвичай в междуосних просторах дендритів, в умовах відсутності харчування рідким розплавом. Розрізняють розсіяну пористість, розподілену більш-менш рівномірно по всьому об'єму виливка, і зональну пористість, зосереджену в осьових частинах, в теплових вузлах та інших частинах виливки.
Формування пористості при затвердінні виливка йде паралельно з процесом виділення газів, які заповнюють пори і можуть створювати в них значний тиск. У зв'язку з цим в реальних умовах пористість в більшості випадків має газоусадочной характер. Розвиток усадочнихдефектів і їх, розподіл в литві залежать від взаємодії факторів, що відображають усадочні властивості сплаву, а також теплові і кінетичні умови формування виливки.
Схильність сплаву до утворення усадочних дефектів (раковин і пористості) визначається на технологічних пробах - невеликих виливок, що мають форму усіченого конуса або кулі. Конфігурація і розміри проб ГОСТом не регламентуються.
Лінійна усадка кольорових металів і сплавів визначається згідно з ГОСТ 16817 - 71 шляхом виливки проби в суху піщану або металеву (полукокільную) форму. Проба являє собою призматичний зразок перетином 25 х 25 мм і довжиною 130 мм з виїмками з обох кінців. В результаті усадки при затвердінні зразок переміщує рухому частину форми. що фіксується стрілочним індикатором.
Лінійна усадка більшості сплавів коливається в межах 0,7 - 2,2% (вуглецевої сталі 1,2 - 2,2%, сірого чавуну 0,7 - 1,3%, силуміну 1 - 1,2%, магнієвих сплавів 1 - 1,6%, бронзи 1 - 1,5%).
Освіта усадки. Дослідженнями А.А. Бочвара встановлено, що в сплавах, що кристалізуються в інтервалі температур, лінійна усадка проявляється після освіти в литві твердого кристалічного скелета коли, незважаючи на наявність залишкової кількості рідини, в цілому виливок поводиться як тверде тіло. Залежно від форми первинних кристалів, ступеня розвитку і розгалуженості дендритів кількість твердої фази, при якому формується твердий скелет,
коливається в дуже широких межах - від 20 до 80% від загального обсягу сплаву. Відповідно на діаграмі стану може бути нанесена лінія освіти твердого скелета (ЛОТС), яка розташовується біля кордону виліваемості, трохи нижче її (рис. 1). При досягненні температури освіти твердого скелета
сплав з технологічної точки зору переходить в твердий стан і в ньому може оцінюватися лінійна усадка; при температурі вище Тск усадочні процеси можливо оцінювати тільки об'ємною усадкою. температура Тск
ділить температурний інтервал кристалізації на дві області: ефективний
Мал. 1. Розподіл обсяг ної усадки між усадочною раковиною (1), пористістю (2) і зовнішньої усадкою (3) в сплавах евтектичних системи (за даними А. А. Бочвара)
Формування усадочноюраковини відбувається головним чином в інтервалі температур після утворення суцільної твердої кірки на поверхні виливки, а формування усадочною
пористості - здебільшого в інтервалі при ускладнення харчування междуосних просторів дендритів Таким чином, розвиток усадочнихдефектів того чи іншого типу виявляється безпосередньо пов'язаним з положенням фігуративного точки сплаву на діаграмі стану щодо точок Ср, С'Р і Се а також ССК.
Вперше загальна схема розподілу усадочних порожнеч між раковиною і порами, в залежності від DТкр була приведена в роботах А.А. Бочвара. Подальші дослідження уточнили залежність з урахуванням положення ЛОТС (або точки Сск.) І нерівноважного солідусу. Максимум розвитку пористості фіксується при концентраціях поблизу точок СР або С'Р (див. Рис. 1).