Варіант 6

а) Большинство литейных сплавов характеризуется большим удельным объемом в жидком состоянии, чем в твердом. Если бы во время формирования отливки в литейной форме уменьшение объема происходило во всех ее частях одновременно, то следствием усадки было бы только уменьшение размеров. В реальных усло­виях затвердевание различных частей отливки происходит нерав­номерно. Когда наружные слои затвердеют и изменят объем и раз­меры, во внутренних зонах еще находится жидкий сплав, который должен претерпеть значительно большую усадку по сравнению с затвердевшими слоями. После окончания охлаждения окажется, что объем внутренней части отливки уменьшился больше, чем объем, ограниченный внешними контурами всей отливки. Внутри отливки окажутся усадочные полости, не заполненные металлом. В ходе затвердевания отливки объемная усадка проявляется в виде крупных пустот — усадочных раковин и многочисленных мелких пор — усадочной пористости. Рассмотрим механизм образования сосредоточенной усадочной раковины в простой цилиндрической отливке.

б) Если охлаждение отливки идет с четырех сторон, то вначале образуется твердый слой по всему кон­туру формы. При затвердевании слоя происходит снижение уровня расплава, и он отходит от верхней корки с образованием зазора. Это приводит к уменьшению теплоотвода через верхнюю поверхность.

Отливки с усадочными раковинами в сечении в большинстве случаев непригодны для использования, поэтому при их изготов­лении стремятся вывести усадочную раковину в дополнительный объем, называемый прибылью. Плотное строение отливки может быть обеспечено лишь при осуществлении притока жидкости из прибыли. Естественно, что сплав в ней должен затвердевать в последнюю очередь.

При изготовлении фасонных отливок со стенками различной толщины прибыли устанавливают над их термическими узлами, т. е. такими частями, которые, затвердевая последними, обеспе­чивают питание жидким сплавом более тонких стенок и сами по этой причине испытывают недостаток в металле для формирова­ния плотного строения.

Варіант 7

а) При последовательном затвердевании отливки в отсутствии двухфазной зоны, изменение объема металла в связи с нарастанием твердой корки компенсируется свободно текущим расплавом. В таких отливках усадка проявляется в виде концентрированной усадочной ра­ковины. Объемная усадка в отливках из сплавов с интервалом кристал­лизации проявляется не только в виде раковины, но и в виде по­ристости. Затвердевание отливок из по­добных сплавов происходит с образованием двухфазной зоны, которая неоднородна по количеству выделившейся твердой фазы. Та часть двухфазной зоны, в которой находится 35—40 % твердых кристаллов, представляет собой непрерывный каркас из дендритов и может рассматриваться как капиллярно-пористое тело. С этого момента питание отливки определяется закономерностями проникновения жидкого металла в твердожидкую зону. Пока в центральной зоне отливки находится жидкий металл, компен­сирование усадки ее затвердевающих частей происходит весьма интенсивно, даже при протяженности зоны в несколько десятков миллиметров.

б) Условия питания резко изменяются для сплава, находящегося в центральной части отливки. Двухфазная зона распространяется на все сечения отливки, зона жидкого расплава отсутствует, что соответствует IV стадии затвердевания отливки. Продолжаю­щееся охлаждение вызывает кристаллизацию остаточной жидкости в межосном пространстве дендритов. По окончании затвердевания почти вся центральная чать отливки оказывается пористой вследствие усадки жидкости, оставшейся между ветвями дендритов. Каждая пора представляет собой маленькую изолированную усадочную раковину неправильной формы. Таким образом, отливка из сплава с интервалом кристаллизации может быть поражена как усадочной раковиной в верхней части термического узла, так и пористостью, расположенной в центральной части отливки,часто непосредственно под раковиной. Суммарный объем раковины и пор составляет общую величину усадки, характерную для данного сплава. Чем выше двухфазная зона при затвердевании отливки, тем больший объем усадки приходится на поры.