44. Термические и фазовые напряжения.

Термические напряжения возникают из-за неоднородности температур в объеме отливки, а фазовые из-за неодновременности проте­кания фазовых превращений в отливке (например, перлитного превраще­ния в тонких и толстых частях отливки из Fe-C- сплавов).

Все названные выше напряжения являются временными, исче­зающими при устранении причины, их вызывающей. После выравнива­ния температур (как правило, после полного охлаждения отливок) и окон­чания фазовых превращений также исчезают термические и фазовые на­пряжения. Следствием воздействия временных напряжений являются остаточ­ные напряжения, которые появляются из-за неоднородности пластических (остаточных) деформаций в объеме отливки.

Временные и остаточные напряжения в отливках могут приводить к нежелательным последствиям. Временные напряжения, возникающие в процессе затвердевания и последующего охлаждения, могут вызвать обра­зование горячих и холодных трещин, снижать механические свойства сплавов. В отливках, поперечное сечение которых относительно одной или обеих осей несимметрично, напряжения возникают одновременно с поте­рей прямолинейности (короблением). Остаточные напряжения совместно с термическими напряжениями, образующимися при нагреве под термооб­работку, или в процессе эксплуатации совместно с рабочими могут также вызывать разрушение отливки.

В связи с этим на всех этапах технологического процесса необходи­мо стремиться к уменьшению напряжений, возникающих в отливках. Можно назвать следующие пути уменьшения напряжений в отливках: пра­вильное конструирование отливок, воздействие на процесс их охлаждения в форме и вне формы, увеличение податливости форм и стержней, снятие остаточных напряжений путем отжига. Самым рациональным является правильное конструирование отливок. Рекомендации по конструированию известны. В основе этих рекомендаций лежит принцип одновременного за­твердевания и равномерного остывания отливок. Однако выполнение этого принципа на стадии конструирования не всегда удается, поэтому необхо­димы дополнительные технологические мероприятия по уменьшению пе­репадов (выравниванию) температур в отливке, например, правильный подвод металла, подбор смесей по теплофизическим свойствам, использование холодильников, принудительное охлаждение сжатым воз­духом или водой, ранняя выбивка с последующим охлаждением в печи по заданному режиму.

48. Мероприятия по борьбе с трещинами.

Трещины бывают сквозные или несквозные, так называемые надрывы на поверхности отливок.

Отличительные признаки. Горячие трещины от внутренних напряжений образуются в то время, когда металл еще не остыл, за счет его повышенной усадки. Холодные трещины представляют собой разрыв металла в конце остывания за счет проявления внутренних напряжений, обусловленных усадкой. У горячих трещин, проявляющихся при высоких температурах, поверхность излома всегда бывает окислена, а у холодных — чистая поверхность или иногда покрыта легкими цветами побежалости.

Меры предупреждения. Для устранения возможности возникновения трещин необходимо сводить к минимуму внутренние напряжение в отливке. Для этого нужно применять следующие меры.

1. Конструировать отливки так, чтобы они допускали по возможности свободную усадку по всем направлениям.

2. Стремиться заливать металл в сырую форму — более податливую, чем сухая.

3. Разница в толщинах сопрягающихся стенок должна быть минимальной.

Сложную отливку лучше составлять из нескольких частей, соединяемых затем в одно целое.

4. Радиус галтелей рекомендуется делать от 1/6 до 1/3 толщины соединяемых сечений. Размер радиусов галтелей следует выбирать равным 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15; 20; 25; 30 и 40 мм.

5. В случае неизбежности неравномерного сечения в отливке ее следует конструировать так, чтобы массивные и тонкие части могли сокращаться при усадке, не мешая друг другу (например, следует применять пружинящие изогнутые спицы маховиков и зубчатых колес вместо прямых). Подводом металла в тонкие или в кварцевые части отливки можно выровнять скорость охлаждения их более массивных и центральных частей.

6. Применять металлические холодильники и холодильные формовочные смеси с повышенной теплопроводностью (хромистый железняк), способствующие предупреждению пороков усадочного характера.