1.2 Затвердевание отливки в литейной форме
После заливки жидкого металла в литейную форму он начинает охлаждаться, появляются центры кристаллизации, вокруг которых начинается рост кристаллов металла. Так как охлаждение происходит с поверхности отливки, то скорость затвердевания в наружных слоях максимальная, и она уменьшается по направлению к центру изделия. Скорость и время охлаждения зависит от температуры расплава, теплопроводности материала формы и теплопроводности затвердевающего сплава.
С увеличением скорости охлаждения увеличивается число центров кристаллизации, это ведёт к уменьшению величины зерна металла, что повышает его механические свойства. Следовательно, поверхность изделия будет иметь максимальную прочность, а средние части – минимальную. Однако быстрое охлаждение приводит к возникновению значительных термических напряжений.
Для предотвращения снижения механических свойств литых изделий из-за ошибок в их конструкции, которые могут привести к неудачному расположению кристаллов и появлению пористости, необходимо учитывать особенности процесса затвердевания при конструировании отливок, как показано на рисунке 2. Например, при использовании сплавов, имеющих большую усадку и склонных к ликвации, их конструируют так, чтобы затвердевание происходило снизу вверх, вследствие чего, усадочная раковина и ликвирующие включения перемещаются в верхнюю часть отливки – рисунок 4.
1 – усадочная раковина; 2 – прибыль; 3 – усадочная пористость; 4 – отливка
Рисунок 4 – Образование усадочной раковины в отливке
1.3 Классификация методов литья
В настоящее время существует довольно много различных методов литья, отличающихся как технологией, так и параметрами получаемых отливок. Каждый метод литья может быть охарактеризован следующими критериями:
1. Кратность использования литейной формы.
а) Одноразовые формы – разрушаются при извлечении отливки.
б) Полупостоянные формы – используются для изготовления нескольких десятков отливок.
в) Многоразовые формы – используются для получения сотен, тысяч
и десятков тысяч отливок.
2. Максимальная масса отливки.
3. Минимальная толщина стенки отливки.
4. Шероховатость поверхности отливки.
5. Характер производства, в котором используется данный метод литья – единичное, серийное, средне- и крупносерийное, массовое производство.
Литьё в одноразовые формы
1. Литьё в песчаные формы.
2. Литьё в оболочковые формы.
3. Литьё по выплавляемым моделям.
В настоящем методическом указании рассмотрена технология литья в песчаные формы.
1.4 Технология литья в песчаные формы
С помощью литья в песчаные формы получают до 75 % всех отливок. Этим методом можно получить изделия массой более 100 тонн, с минимальной толщиной стенок 3 – 5 мм, с шероховатостью поверхности Ra = 20 – 80 мкм в единичном, серийном и среднесерийном производстве.
Отливки получают в литейной форме, полость которой соответствует конфигурации отливки. При литье в песчаные формы их изготавливают из формовочной смеси, состоящей из формовочных материалов. Формовочную смесь засыпают в литейные опоки и выполняют в них отпечаток модели. (Литейная опока – приспособление для удержания формовочной смеси при изготовлении литейной формы, её транспортировке и заливки жидким расплавом). Модель имеет конфигурацию внешней поверхности отливки, обычно её изготавливают из дерева, металла, пластмассы. Внутренняя поверхность отливки (отверстия, полости и т.п.) образуется при помощи литейного стержня, который устанавливают в форму. Литейные стержни изготавливают из стержневой смеси в стержневых ящиках. Стержневые ящики изготавливают из тех же материалов, что и модели. Между полостью формы и стержнем образуется пространство, заполняемое жидким металлом. После его затвердевания образуется отливка.
На рисунке 5 приведена схема технологического процесса литья в песчаные формы.