11.3 Сведения о литейных сплавах

Чтобы определить возможность использования сплавов в литейном производстве, выявляются их литейные свойства – жидкотекучесть, объемную и линейную усадку, трещиноустойчивость, газонасыщение, ликвацию. Возникающие при затвердевании металлического расплава макро- и микроструктуры также характеризуют его литейные свойства.

Жидкотекучестью называется способность сплавов течь и заполнять литейную форму. Для измерения жидкотекучести изготовляют специальные прутковые пробы, а в случае заполнения в форме тонких рельефов – клиновую или шариковую пробы.

Усадкой называется уменьшение объема и линейных размеров отливки при ее формировании, а также охлаждении с температуры заливки до температуры окружающей среды. Изменение объема сплава в процессе усадки отливки характеризуется наружной усадкой, усадочной раковиной и пористостью. Наружная усадка – изменение объема и наружных размеров; усадочная раковина – результат некомпенсированной объемной усадки; усадочная пористость -– скопление мелких пустот по причине отсутствия подпитки жидким расплавом.

Трещиноустойчивостью называется способность сплава противостоять образованию трещин в отливках. Трещины бывают горячие, возникающие в интервале температур затвердевания сплава за счет его усадки, и холодные, являющиеся следствием действия высоких внутренних напряжений в металле отливок.

Усадка и трещиноустойчивость сплавов определяются на специальных образцах.

Газонасыщение литейных сплавов возможно за счет попадания газов из шихтовых материалов и атмосферы, а также возникающих в процессе взаимодействия расплава с литейной формой. Газонасыщение отливок определяется на специальных образцах по газовой пористости или химическим анализом.

11.4 Изготовление отливок из серого, высокопрочного и ковкого чугунов

Серому чугуну свойственны высокая жидкотекучесть и малая усадка (до 1,3%). Отливки из серого чугуна получаются качественными, без усадочных раковин, пористости и трещин; толщина стенок у крупных фасонных отливок может быть доведена до 3...4 мм.

Обычный серый чугун выплавляется в вагранках, высококачественный – в дуговых или индукционных печах. Вагранка – плавильный агрегат в виде шахты доменного типа с водоохлаждаемым кожухом. Процесс плавки в вагранках автоматизирован.

Отливки серого чугуна получают в песчаных формах, литьем в оболочковые формы, в кокили, литьем по выплавляемым моделям, центробежным литьем. После кокиля отливку для устранения возможного отбела подвергают отжигу.

Высокопрочный чугун обладает жидкотекучестью серого чугуна, что позволяет получать отливки с минимальной толщиной стенки 3...5 мм. Но усадка высокопрочного чугуна более значительна (до 1,7%), поэтому отливки имеют, как правило, усадочные дефекты. В связи с этим осуществляют направленную кристаллизацию металла отливок путем создания прибылей и холодильников.

Высокопрочный чугун выплавляется в вагранках, дуговых печах, а также в индукционных печах.

Отливки из высокопрочного чугуна получают различными способами.

Ковкий чугун является продуктом отжига отливок из белого чугуна. Белый чугун обладает значительно худшими литейными свойствами, чем серый чугун. Это приводит к повышенным температурам заливки, особенно при получении тонкостенных отливок, и возникновению усадочных раковин, пористости и трещин.

Белый чугун плавят дуплекс-процессом: сначала в вагранке, а затем переливают в дуговую или индукционную печь, где осуществляются нагрев до нужной температуры и доводка расплава до заданного химического состава. Отливки получают в песчаных формах, а также в оболочковых формах и кокилях; толщина стенок этих отливок 5...50 мм. Затем их помещают в герметичные стальные контейнеры и подвергают длительному отжигу на ковкий чугун.