Образование усадочных раковин и пор
Охлаждение жидкого металла, его затвердевание, а кроме этого последующее охлаждение в жёстком состоянии связано с сокращением количества.
, пока металл, залитый в форму, не образовал по внешнему контуру жёсткой корки и до тех пор пока он сохраняет подвижность, уменьшение его количества понижает уровень жидкости в верхней части формы: в вертикальном литниковом канале, выпоре либо прибыли.
По окончании образования на поверхности металла постоянной корки положение изменяется.
Затвердевший контур отливки возможно разглядывать как сосуд, в котором заключена имеющая высокую темпепатупу жидкость.
Рис. 1. Условие развития обратной ликвации
Рис. 2. Схемы распределения ликвирующего элемента при обратной ликвации (а) и совместное развитие обратной ликвации и прямой (б)
Количество жидкости будет в предстоящем уменьшаться при охлаждении ее до температуры затвердевания, после этого при кристаллизации и, наконец, при охлаждении уже в жёстком состоянии до обычной температуры.
В то же самое время первоначально появившаяся контурная корка, остывая, кроме этого пара уменьшится в размерах, не смотря на то, что это уменьшение не будет столь большим, как сокращение количества жидкости. Результатом данной отличия есть образование в отливке свободных от металла полостей, каковые именуют усадочными полостями.
Размеры усадочных полостей о-тем больше, чем раньше появился контурный слой, чем выше коэффициент объемного сжатия охлаждающейся жидкости, чем больше степень сжатия металла при переходе его из жидкого в жёсткое состояние и, наконец, чем меньше коэффициент объемного сжатия металла в жёстком состоянии.
Различают два вида усадочных поры: и полостей раковины.
Усадочными раковинами именуют более либо менее большие полости, находящиеся в частях отливки, каковые затвердевают последними.
Усадочные поры являются небольшие полости, время от времени видимые лишь под лупой либо под микроскопом и расположенные в довольно широкой территории отливки.
Механизм образования усадочных раковин разглядим на примере затвердевания отливки несложной цилиндрической формы, изготовленной из чистого металла либо эвтектического сплава.
Сперва появляется контурная корка I отливки. Потому, что количество корки меньше количества затраченной на ее образование жидкости, уровень металла в незатвердевшей части отливки в один момент понизится до горизонтали а. Через некое время на корке ниже а нарастет дополнительный слой жёсткого вещества II, а уровень жидкости понизится до б. Потом нарастание корки происходит ниже горизонтали б, а уровень металла падает до горизонтали в.
Так длится , пока процесс затвердевания не закончится.
В момент понижения уровня жидкости до а площадь зеркала металла слабо отличается от площади сечения отливки. На уровне площадь зеркала металла уменьшилась; потом на последующих уровнях (в, г. ит. д.) она уменьшалась еще более.
Результатом обрисованного процесса есть образование усадочной раковины конической формы.
Рис. 1. Схема развития усадочной раковины
Рис. 2. Изменение относительной ширины пористой территории плоской отливки
Рис. 3. Относительный количество усадочных пор и раковин в плоских отливках из алюминиевомедных сплавов.
Влияние интенсивности охлаждения отливок
Перечисленные положения честны не лишь для рассмотренной плоской отливки, имеющей неограниченно громадную высоту, но кроме этого и для настоящих отливок с конечными размерами. В таких отливках последний затвердевающий металл находится не на протяжении оси изделия, а в прибыли либо в массивных частях, где сосредоточены громадные веса металла.
Как раз тут развиваются усадочные раковины и прилегающие к ним территории усадочной пористости.
Для получения весьма плотных отливок все поры и усадочные раковины стремятся вывести лишь в прибыли. Этого возможно достигнуть в случае, если размеры территории усадочной пористости будут сокращены и прибыль не окажется через чур большой.
Область распространения усадочных пор возможно уменьшить, не лишь верно выбирая сплав и регулируя интенсивность охлаждения металла, но кроме этого используя и другие меры. В частности, возможно применять личный вес жидкого металла либо оказывать на данный металл внешнее давление чтобы уменьшить ему проникновение в двухфазную область, находящуюся в стадии затвердевания.
В слитках несложной конфигурации прибыль устанавливают в верхней части слитка с таким расчетом, дабы благодаря стремлению и низа ускоренному охлаждению слитка жидкого металла переместиться на более низкие уровни все усадочные полости были в данной прибыли и дабы возможно было позже, отрезав эту прибыль, взять здоровую плотную отливку.
Для фасонной отливки создать прибыль существенно сложнее, поскольку отливка может иметь не один, а пара термических центров. В каждом из них концентрируется изолированная порция жидкого металла, затвердевающего позднее, чем металл в соседних точках.
Чтобы избежать образования усадочных раковин в этих центрах, отливку приходится изготовлять не с одной, а с несколькими доходами.
Предельное количество доходов возможно выяснить, в случае если отливку поделить на части так, дабы в каждой было обеспечено последовательное развитие кристаллизации от граничной поверхности к прибыли. Сама прибыль обязана затвердевать в последнюю очередь.
Направленность процесса кристаллизации, зависящая в первую очередь от конфигурации отливки (либо части отливки), поддается некоему регулированию.
К примеру, отдельные участки поверхности разовых форм время от времени делают железными вставками (холодильниками), ускоряющими охлаждение прилегающего к ним сплава и при определенных условиях предохраняющими утолщенные части отливки от образования в них термических центров. Подвод литниковых каналов в узкие полости формы замедляет охлаждение узких стенок отливки, что разрешает сохранить нужную направленность затвердевания, не обращая внимания на наличие в отливке (либо в ее части) местных утонынений.
Такие меры позволяют избежать установки прибыли над каждым изолированным массивным участком.
С целью уменьшения расхода металла на прибыли внешние размеры ее стараются выбирать минимальными. Но, дабы сохранить жидкий металл в прибыли достаточно долгое время, принимают меры к замедлению охлаждения прибыли либо к дополнительному ее обогреву.
В некоторых случаях над зеркалом металла в прибыли создают повышенное давление, что содействует перемещению жидкости к удаленным от прибыли местам кристаллизации.
