3.3. Литейные свойства материала

Не все материалы в одинаковой степени пригодны для изготовления фасонных отливок. Из одних материалов (серого чугуна, силумина) можно легко изготовить отливку сложной конфигурации, а из других (магниевые и титановые сплавы, легированные стали) получение отливок затруднительно. Литейность, т.е. пригодность материала для литья, определяют рассматриваемые далее литейные свойства.

Жидкотекучесть – способность расплавленного материала течь по каналам литейной формы, заполнять её полости и чётко воспроизводить контуры отливки. При высокой жидкотекучести литейный материал хорошо заполняет все элементы литейной формы, при низкой – полость формы заполняется частично, и в узких сечениях образуются недоливы.

Жидкотекучесть зависит от многих факторов. Повышение температуры заливки или температуры формы увеличивает жидкотекучесть всех материалов. Повышение теплопроводности материала формы приводит к более быстрому отводу теплоты залитого металла и соответствующему снижению жидкотекучести. Например, песчаная форма забирает теплоту расплавленного металла медленнее и потому заполняется лучше, чем металлическая форма, вызывающая значительно более быстрое охлаждение залитого металла. На жидкотекучесть влияет химический состав сплавов: с увеличением содержания серы, кислорода и хрома жидкотекучесть снижается, а с повышением содержания фосфора, кремния, углерода и алюминия, наоборот, возрастает.

В зависимости от жидкотекучести сплава выбирают минимальную толщину стенок отливок. Например, при литье в песчаные формы минимальная толщина небольших отливок из серого чугуна 3 мм, а стальных – 5 мм, т.е. почти вдвое больше.

Усадка, т.е. уменьшение объёма при затвердевании сплава, в основном зависит от химического состава и температуры заливки сплава и в технологическом отношении подразделяется на объёмную и линейную. Объёмная усадка – уменьшение объёма сплава при его охлаждении от температуры заливки до температуры окружающей среды (20С). Линейная усадка – уменьшение линейных размеров отливки при её охлаждении до температуры окружающей среды. Относительная линейная усадка при литье

, (3.1)

где l_ф и l_от – размеры полости формы и отливки при температуре 20С.

Из формулы (3.1) следует, что

. (3.2)

Из формулы (3.2) видно, что линейная усадка определяет размерную точность получаемых отливок. Поэтому она учитывается при проектировании и изготовлении модельной оснастки и, соответственно, литейной формы. Каждый сплав имеет свою определённую линейную усадку: серые чугуны приблизительно 1,1%; стали – 2,2%; алюминиевые сплавы – 1,2%; магниевые сплавы – 1,3%; медные сплавы – 2,0%. И если нам необходимо изготовить, например, отливку из медного сплава с размером l_от=100 мм, то по формуле (3.2) соответствующий размер модели с учётом _л=2% должен иметь бόльшую величину l_ф=102 мм.

Ликвация, т.е. неоднородность химического состава литого материала в различных частях отливки, возникает вследствие затвердевания отдельных компонентов сплава не при одной и той же определённой температуре. Ликвация зависит от химического состава сплава, температуры заливки, скорости охлаждения, конфигурации отливки. Ликвация вызывает неоднородность механических свойств в различных частях отливки.

Склонность к образованию горячих трещин, т.е. дефектов в виде надрывов усадочного происхождения, возникающих в процессе кристаллизации сплава. Склонность к образованию горячих трещин зависит от состава сплава и усиливается при наличии в расплаве примесей и неметаллических включений типа водорода, азота, кислорода, серы, оксидов, нитридов, а также при перегреве металла перед заливкой.

Газопоглощение (газонасыщение), т.е. способность расплавленных литейных сплавов растворять в себе водород, азот, кислород и другие газы. Газопоглощение зависит от химического состава сплава, температуры заливки (при перегреве оно резко повышается) и свойств литейной формы и приводит к газовым раковинам и пористости.