Технологические требования к материалам для литья (литейным сплавам)

Литую заготовку — отливку — получают заливкой расплавленного металла в литейную форму. Для получения качественной отливки металл должен легко заполнять форму и точно воспроизводить ее конфигурацию. Это достигается при хорошей жидкотекучести сплава и его малой усадке. Именно эти свойства характеризуют технологичность литейных сплавов.

Спиральная технологическая проба на жидкотекучесть

Рис. 18.1. Спиральная технологическая проба на жидкотекучесть

Жидкотекучесть (способность заполнять форму) оценивают с помощью специальных технологических проб. Используют, в частности, спиральную пробу (рис. 18.1). В пробу заливают жидкий металл, который остывает по мере того, как течет по спирали. Его течение прекращается, когда металл затвердевает. Жидкотекучесть оценивают по длине спиралевидного прутка, т. е. по величине перемещения жидкого металла.

Очевидно, что жидкотекучесть сплава тем лучше, чем ниже температура его затвердевания. Такой металл затвердеет позже, т. е. протечет по спирали дальше.

Анализ диаграмм состояния показывает, что наименьшую температуру затвердевания имеют сплавы эвтектического состава. Так, в системе А1 — Si (рис. 18.2) — это сплав, содержащий 11,7% Si. Сплавы с близким содержанием кремния (литейные сплавы) называют силуминами. Именно наличие эвтектики в структуре чугунов определяет их более низкую температуру кристаллизации и высокие литейные качества в отличие от сталей, в структуре которых эвтектики нет (см. рис. 10.1). Чугунное литье составляет около 70 % литья черных металлов (правда, следует учитывать, что именно из чугуна изготавливают массивные отливки — станины станков, прессов и др.).

Литейные сплавы в системе А1 — Si

Рис. 18.2. Литейные сплавы в системе А1 — Si

При затвердевании объем металла уменьшается, т. е. происходит усадка.

Различают объемную и линейную усадку — это соответственно разница (%) в объемах и линейных размерах формы (размеры формы соответствуют размерам расплавленного металла) и твердого металла. Для определения линейной усадки используют технологические пробы. Металл заливают в формы определенных размеров (например, с квадратным сечением 20x20 мм и длиной от 130 до 400 мм). Линейная усадка составит (/ф - /отл) / /фх 100 % (/ф и /отл — длина формы и отливки соответственно).

Малая усадка весьма важна при производстве фасонного литья, т. е. изделий сложной формы. Объем сплава в этом случае должен мало изменяться (уменьшаться) при затвердевании. Это возможно, если в структуре сплава имеются фазы малой плотности, т. е. имеющие большой удельный объем, или поры (а не концентрированная усадочная раковина, см. подразд. 2.2.2). Их наличие компенсирует уменьшение объема металла при затвердевании.

В чугунах это достигается за счет графита, его плотность значительно меньше (1,7... 1,9 г/мм3), чем железа (7,8 г/мм3); в бронзовом литье — за счет большой рассеянной пористости. Коэффициент усадки оловянистых бронз ~ 1 %, чугуна ~ 1,5 %, тогда как для сталей он превосходит 2 %. Бронзу используют для художественного литья — памятники и т. п. Силумины также имеют малую усадку ~ 1,2 %.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >