4.2. Усадочные процессы при формировании отливки | Металлолом

Усадка отливки (изменение объема и линейных размеров) про­исходит на всех стадиях формирования отливки из жидкого ме­талла. Она оказывает влияние на образование усадочных раковин и пористости, литейных напряжений, горячих и холодных трещин, на размерную и весовую точность отливки, ее герметичность и плотность [23, 24]. Усадочные процессы, протекающие при фор­мировании отливки, определяются химическим составом металла, температурой его перегрева над линией ликвидуса, фазовыми пе­реходами в жидком и твердом состояниях, наличием примесей в металле и скоростью отвода тепла как при кристаллизации распла­ва, так и при дальнейшем его охлаждении в форме.

В общем случае объемная усадка металла Eya определяется:

EFn = ?УЖ — sFgjI (4-6)

Где е е и е — объемная усадка металла соответственно

Pж ‘ Vfh

В жидком состоянии, при кристаллизации и охлаждении. В свою очередь,

Вуя=ая(Тя-Тя); (4Д о)

Os(Ta–Ta)-, (4.6, б)

ЕУя=а ,(T0–T0), (4Дв)

Где аж, а3, а — коэффициенты объемной усадки в жидком со-

Ytl

Стоянии металла, при кристаллизации и охлаждении; Тж — темпе­ратура перегрева металла; Гл, Tc — температуры ликвидуса и соли – дуса соответственно; T0 — температура формы в начале заливки ее металлом.

С учетом (4.6, а-в) уравнение (4.6) примет вид:

Ч =аж(Гя-Гл) + а3(7’я-Гс)±ая(7’с-7’0). (4.7)

Уравнение (4.7) носит весьма общий характер. Если аж можно считать величиной постоянной, то а и а3 зависят от фазовых пере-

M

Ходов и скорости кристаллизации, содержания примесей и силово­го взаимодействия металла с формой. Так, при усадке чугуна раз­личают: усадку в жидком состоянии; предусадочное расширение, связанное с выделением графитовой фазы при кристаллизации расплава; доперлитную усадку; усадку при перлитном превращении, обусловленную переходом yFe —» a, Fe, и послеперлитную усадку.

Для определения объема усадочной раковины при получении отливок из чугуна Н. Г. Гиршович приводит следующую формулу:

К = аж (тх –Tn) +Ey3–1,5ат (T3 – T0). (4.8)

Анализ формулы (4.8) показывает, что снижение температуры перегрева металла приводит к уменьшению объема усадочных дефектов, увеличение усадки при затвердевании способствует увеличению плотности отливки. При ЛГМ температура металла снижается при заливке чугуна на 35 0C и стали на 55 0C за счет потери тепловой энергии расплава на термическую деструкцию модели. Справедливо при этом случае формулу (4.6, а) записать с учетом снижения температуры перегрева металла непосредственно в полости формы в следующем виде:

Для стали

Для чугуна еКж =аж[(Гж-35)-Гл]; (4.9)

Е„, =а. [(Г,-55)-Г.]. (4Л0)

Потери тепловой энергии металлом на термодеструкцию изме­няют условия усадки (если металл находится в жидком состоянии, уменьшают ее). Для стали необходимо учитывать процесс наугле­роживания жидкого металла при ЛГМ, что несколько снижает ли­нию ликвидуса. Однако увеличение содержания углерода в рас­плаве уменьшает объемную усадку, что компенсирует увеличение усадки за счет снижения температуры ликвидуса. На рис. 4.5 пред­ставлены результаты исследования усадки отливки из чугуна в за­висимости от материала формы по газифицируемым моделям (в пес – чано-глинистой форме по извлекаемым моделям), а в табл. 4.4 да­ны численные значения различных этапов усадки.

При литье по газифицируемым моделям уменьшается приуса – дочное расширение за счет снятия теплоты перегрева металла и значительное увеличение послеперлитной усадки, особенно в формах из несвязанных сыпучих материалов. Этот факт можно объяснить двумя причинами: увеличением скорости охлаждения металла в результате плотного контакта материала формы и от­ливки и хорошей податливостью формы из несвязанных материа­лов, кварцевого и металлического песка. В результате общая усад­ка отливки в условиях охлаждения в форме из металлического песка составляет 1,3-1,36 %, т. е. равна свободной усадке для дан­ной марки чугуна, в то время как усадка в форме из песчано – глинистой смеси почти в 2 раза меньше. Значительное увеличение общей усадки при затвердевании отливки должно привести к уве­личению ее плотности и уменьшению усадочной пористости.

		!			~т
				___	I
			\
\					— – –		—-
\\ А
	/|
	/ /	ГЖ	JAA			—- – ИИ»^
/ г \