2. Ливарні властивості

Можливість отримання якісних фасонних виливків визначається ливарними властивостями сплавів, з яких отримують ці виливки. Якісна виливок - це однорідна за хімічним складом виливок без тріщин і пор. а також точно відтворює внутрішню порожнину форми, в яку заливається розплав (тобто задовольняє заданим вимогам по геометрії і якості поверхні).

Рівень ливарних властивостей визначається складом сплаву і технологічними режимами лиття. До основних ливарним власт ивостей відносять:

рщиннотекучість, усадку, горячеламкість, схильність до утворення усадочних пустот, а також макроліквацйо.

Рідиннотекучіть алюмінієвих сплавів визначають за пруткової або спіральної пробі. В обох випадках показником жидкотекучести є довжина (у мм) прутка, закристалізованій в земляний або металевою формі при однакових умовах лиття. Чим більше довжина одержуваного прутка (прямого або утворює спіраль), тим, отже, краще жидкотекучесть сплаву..

Для оцінки заповнюваності сплавом форми (властивість, значною мірою пов'язане із рідиннотекучістью) добре себе зарекомендувала клинова проба Бєлова- Гусєвої , відпивається в кокіль, виготовлений із сталі. У цій пробі розплав під певним кутом заливається в широку щілину клиновий форми. Мірою заповнюваності в даному випадку служить відношення (у відсотках) площі поверхні проби, що прилягає до верхньої нанівформи, до площі проекції порожнини форми.

Проба Белова - Гусєвої дозволяє враховувати теплофізичні характеристики сплаву і оцінювати здатність сплаву заповнювати дуже тонкі канали. Таким чином, ця проба комбінує в собі показники рідиннотекучості і формозаповнюваності.

Під час охолодження розплаву при температурах вище лінії ліквідусу в період кристалізації (між температурами ліквідусу і солідусу) та подальшого охолодження у твердому стані відбувається зменшення обсягу (об'ємна усадка) і відповідно скорочення лінійних розмірів виливка (лінійна усадка). Особливо важливе значення дня якості виливки має усадка в період кристапізації, яка призводить до утворення усадочних пустот і виникнення усадочних напруг, в результаті дії яких можуть утворюватися гарячі (кристалізаційні) тріщини [9].

Поява усадочних пустот є прямим результатом об'ємної усадки (є,,)в інтервалі кристалізації

де У_ж— питомий об’єм рідкого сплаву при температурі ліквідусу; У_т — питомий об'єм затверділого сплаву при температурі його солідусу.

При цьому для якості виливки найбільш важливо не абсолютне значення є_г, а те, в якій формі буде проявлятися об'ємна усадка - у вигляді концентрованої усадочною раковини або розсіяною усадочною пористості. Обсяг раковини оцінюють, наповнюючи її піском або рідиною, а сумарний обсяг розсіяних пір (Уц) —⁰ відносній різниці величини щільності виливки (Уо), зазвичай вимірюваної методом гідростатичного зважування, і теоретичної щільності сплаву або експериментально певної щільності спеціально виготовленої безпористі проби

(у і):

У_{п =} ХіЛ/«.|О0%.

Ч' (1.5.2)

Виникнення розсіяною усадочною пористості призводить до зниження герметичності виливки. Герметичність - це здатність відливки витримувати тиск рідини чи газу без течі | 7, 36]. Цю характеристику теж часто відносять до ливарним властивостям. Оцінюють герметичність за величиною мінімального тиску рідини або газу, при якому в литві (або зразку, з неї вирізаному) виникає гекти. Іноді за показник герметичності приймають максимальну товщину стінки виливка, при якій з'являється текти під дією деякого заданого тиску..

Лінійну усадку (є_л) розраховують як відносне скорочення лінійних розмірів виливки в горизонтальних напрямках в період кристалізації і подальшого охолодження твердої виливки:

є, =^--100%,

(1.5.3)

де І_а — початковий розмір виливки; /,— розмір виливки в заданий момент охолодження.

В деяких випадках до початку лінійної усадки відбувається передусадкове розширення виливки. Тоді лінійну усадку треба розраховувати від довжини в момент закінчення передусадкового розширення [3]:

є

.і

і»+

(1.5.4)

•100%.

де Д /_р— величина предусадочного розширення.

Повну лінійну усадку (від температури її початку до кімнатної) визначають по індикатору лінійних переміщень, що знаходиться в контакті з рухомою частиною форми, в яку відливають зразок у вигляді бруска з головками, одна з яких нерухома, а інша перемішається в результаті усадки і предусадочного розширення.

Для гарячих тріщин важлива лінійна усадка кристалізації с_кт, т. е. в інтервалі температур від її початку до температури солідусу. Величину є,_ф оцінюють на спеціальних установках, які дозволяють записувати температурні залежності лінійної усадки . У реальних злитках усадка не може бути вільною, вона ускладнена, в результаті чого виникають усадочні напруги і деформації (частково пластичні). Вони є основною причиною утворення тріщин у виливках. В алюмінієвих сплавах усадочні тріщини утворюються найчастіше вище лінії солідусу, і тому їх називають гарячими, або кристалізаційних, на відміну від холодних, що утворюються в твердому стані.

Схильність до у творення гарячих тріщин називають і арячеламністю. Це, безсумнівно, найважливіша ливарне властивість для алюмінієвих сплавів. Усунення гарячих тріщин у виливках з багатьох алюмінієвих сплавів є найбільш важким завданням для металознавців і ливарників. Для кількісної оцінки горячеломкости використовують різні технологічні проби .

У лабораторних дослідженнях часто використовують кокільні проби на горячеломкость - кільцеву і олівцеву. В кокільній кільцевої пробі зовнішній діаметр одержуваного зразка дорівнює 60 мм, а внутрішній, який визначається діаметром стрижня, може змінюватися, наприклад, від 30 до 50

мм. Як показники горячеломкости тут використовують максимальний діаметр стрижня, на якому з'являються тріщини в кільцевої литві з досліджуваного сплаву, або сумарну довжину тріщин при постійному діаметрі стрижня. Це «м'яка» проба, тому ЇЇ практично не застосовують до силуміну. У більш «жорсткою» олівцевої пробі використовується роз'ємний кокіль, в який можуть бути залиті 7 циліндричних зразків з головками. Діаметр їх головок однаковий (20 мм), а діаметр циліндрів різний - від 4 до 16 мм (з кроком 2 мм). Довжина середньої циліндричної частини зразків становить 40 мм при загальній їх довжині 60 мм. За показник горячеломкости в цій пробі приймається максимальний діаметр циліндричної частини зразка, при якому тріщини ще не утворюються. Чим він більший, тим вище горячеломкость.

Останнє з основних ливарних властивостей сплавів - макроліквація - різниця в хімічному складі виливки в різних частинах. У литих алюмінієвих сплавах макроліквація проявляється в основному в двох формах - як зональна

і місцева . Зональна ліквація характеризується закономірним зміною хімічного складу по перетину злитка або виливки, в той час як місцева ліквація проявляється у формі випадкових неоднородностей складу.[3,9]